Определение экономически наивыгоднейшего диаметра напорного водовода

Количество ниток напорных трубопроводов зависит от их длины и числа установленных насосов. В первом приближении можно руководствоваться такими соображениями:

1. При длине трассы до 100 м число ниток принимают равным числу установленных насосов.

2. При установке осевых насосов, как правило, число ниток также равно числу устанавливаемых насосов.

3. Однониточным проектируют и напорный трубопровод для насосной станции 3 категории надежности.

4. Для насосных станций 1 и 2 категорий надежности проектируют две нитки трубопроводов, так как до ликвидации аварий вода будет подаваться по второй нитке.

5. На станциях большой и средней производительности (Q > 5м³/с) число ниток назначают таким, чтобы на одну нитку приходилось не более 3-х рабочих насосов, резервный насос может быть подсоединен одновременно к двум ниткам (приложение 2).

Материал трубопровода зависит от его внутреннего диаметра и максимального перепада давления, DР_max на стенке в начальном сечении трубопровода:

3.19

где Р_вых – давление на выходе насоса, Па;

Р_а – атмосферное давление, Па.

Давление Р_вых определяется напором насоса, а DР_max может быть определено по формуле:

, МПа 3.20

где К_р = 1,2 ÷ 1,3 – коэффициент запаса;

Н_г.max – геодезическая высота подъема при форсированной подаче;

h _Sвс – суммарные потери во всасывающей линии насоса, 0,3÷0,5 м;

h_м.п. – местные потери в напорном трубопроводе, 0,2÷0,3 м;

h _l = (2÷4)× l _t – потери на трение в напорном трубопроводе, длиной l _t.

Диаметр напорного трубопровода принимается равным экономически наивыгоднейшему диаметру.

При выборе материала труб следует руководствоваться следующими рекомендациями: асбестоцементные трубы следует применять при давлении до 1,2 МПа и диаметре до 500 мм; железобетонные сборные центрифугированные – диаметром 250 – 2500 мм при давлении до 1МПа; железобетонные сборные вибропрессованные – диаметром 250 – 2500 мм при давлении до 1,5 МПа; стальные трубопроводы применяют для любых диаметров и любом давлении, но в целях экономии металла рекомендуются только для насосных станций с короткими напорными водоводами.

Расчетный расход напорного водовода (q_р) зависит от графика водопотребления, числа ниток и схемы их соединения с насосами и может быть определен по формуле:

3.21

где Q_рн – расчетная подача насоса, м³/с;

a - коэффициент, зависящий от схемы соединения насосов с напорными водоводами и количества одновременно работающих насосов (приложение 2);

t – периоды времени, в сутках, на протяжении которых обеспечивается подача определенным числом насосов;

n – количество ниток напорных трубопроводов;

Т – продолжительность работы насосной станции в течение года, в сутках.

Предварительный диаметр трубопровода определяем по формуле:

3.22

где V_доп – скорость, принимаемая равной 1,6-2 м/с.

Полученные значения диаметра округляют до ближайшего из стандартного ряда: 300, 350, 400, 450, 500 и далее через 100 мм до 3000 мм.