Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода воды

Основной задачей расчёта проектируемого наружного водопровода является обеспечение подачи воды к каждому зданию и сооружению в необходимом количестве и под соответствующим напором. Расчёт водопроводной сети ведётся из условия подачи, отвечающий наименьшим затратам на строительство и эксплуатацию. Расчёт водопровода необходим также не только для выбора диаметра труб и определения потерь напора в водопроводной сети, но и для установления напоров у насосной станции, подбора насосов определения высоты водонапорной башни в зависимости от потерь напора в водонапорной сети при подаче расчётных расходов к местам отбора.

Подготовка к гидравлическому расчёту начинается с распределения хозяйственно-питьевого расхода воды по узлам отбора. С этой целью определяем:

Удельный расход воды для рассчитываемой сети:

 

Таблица 2

Путевые расходы по участкам сети

Номера участков	Расчётная формула	Расчётные величины	Путевой расход, л/с
1-2	q1-2= qудl1-2	0,028x290	8,1
2-3	q2-3= qудl2-3	0,028x325	9,1
3-4	q3-4= qудl3-4	0,028x250	7
4-5	q4-5= qудl4-5	0,028x325	9,1
5-6	q5-6= qудl5-6	0,028x410	11,5
6-7	q6-7= qудl6-7	0,028x110	3,1
7-1	q7-1= qудl7-1	0,028x510	14,3
2-5	q2-5= qудl2-5	0,028x250	7

Проверка:  

Во избежание арифметических ошибок проверка выполняется обязательно. Для получения удовлетворительного результата при проверке, удельный должен быть вычислен предельно точно. При получении незначительных расхождений путевые расходы следует округлять до десятых долей единицы с таким расчётом, чтобы выполнялось условие:

 

 

Таблица 3

Узловые расходы

Номер узла	Расчётная формула	Расчётные величины	Узловой расход
1			11,2
2			12,1
3			8,05
4			8,05
5			13,8
6			7,3
7			8,7

Проверка: 69 л/с

Примечание: Для сокращения значности узловые расходы в узлах 2 и 3,4 округлены до десятых долей единицы.

Расход воды на предприятии 17,5 л/с в узле 2.

Из схемы водопроводной сети видно, что наиболее трудных условиях будет работать узел №1. Этот узел наиболее удален от ввода и расположен в самой высокой точке. Поэтому узел №1 будем считать диктующей точкой сети (точкой схода воды).

Из точки ввода в сеть (узел №4) в диктующую точку. Вода может поступать по трем наиболее вероятным направлениям, а именно:

I. 4– 5 – 6 – 7 – 1

II. 4 – 3 – 2 – 1

III. 4 – 5 – 2 – 1

Эти направления по схеме обозначаем стрелами. Производим предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки.

 

Рис. 2 Предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки

Так как по подаче воды в узлы подбираются диаметры труб по участкам, то подачу в узлы можно назвать условной пропускной способностью труб. Таким образом, оформляется расчётная схема "Подготовка к гидравлическому расчёту на пропуск хозяйственно-питьевого расхода". После составления расчётной схемы необходимо приступить к подбору диаметров труб. При выборе диаметров труб водоводов и водопроводных линий по расходам воды прежде всего исходят из технико-экономических соображений. Диаметры труб подбираются с использованием экономических скоростей движения воды и "Таблиц для гидравлического расчёта водопроводных труб" [4]. Учитывая, что расход воды для целей пожаротушения велик по сравнению с прочими с прочими расходами, при подборе диаметров труб необходимо использовать нижние границы экономических скоростей движения воды. Подобранные диаметры труб наносятся на расчётную схему и приступают к составлению таблицы "Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расхода". Принимаем, что трубы выполнены из чугуна.

 

Таблица 4

Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расходов

Номер кольца	Номер участка	Длина участка l,м	Расход на участке q, л/с	Диаметр труб d, мм	Скорость воды V, м/с	1000i			Потери напора h, м
I	7-6	110	13,7	125	1,08	18,6			+4,046
	6-5	410	21	150	1,15	16,5			+6,765
	5-2	250	25,8	200	0,81	5,88			+3,470
	2-1	290	6,2	100	0,76	12,8			-4,712
	1-7	510	5,0	80	0,93	24,7			-11,597
∆h=-0,028 м
II	5-4	325	51,8	250	1,03		6,99	+2,271
	4-3	250	18,85	150	1,01		13	+3,25
	3-2	325	10,8	125	0,87		12,3	-3,997
	2-5	250	25,8	200	0,81		5,88	-1,47
∆h=-0,054 м

h_i = 1000i ∙ l_i/1000,

где 1000i - коэффициент Шевелева.

h_i = A_i ∙ l_i ∙ q² ∙ K_n

A – удельное сопротивление труб, в соответствии с таблицей 2 [Шевелев Ф.А.];

K_n – поправочный коэффициент, в соответствии с таблицей 3 [4].

Для каждого кольца выберем условно – положительное направление – по часовой стрелке, т.к. оба кольца сети удовлетворяют условию - 0,5 < Δh < 0,5. Следовательно, сеть увязана.

Окончательно вычисленные величины заносим на расчетную схему увязанная водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода.

Рис. 3 Увязанная водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода

Далее определяются потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке).

h_I=h_4-5+h_5-6+h_6-7+h_7-1 = 2,271+6,765+4,046+11,597 = 24,679 м

h_II= h_4-5+h_5-2+h_2-1=2,271+1,47+4,712= 8,453 м

h_III= h_4-3+h_3-2+h_2-1 = 3,25+3,997+4,712 = 11,959 м

Средние потери напора в сети определяются:

h_сети=(h_I+h_II+h_III)/n=(24,679+8,453+11,959)/3= 15,03 м

Эта величина потерь напора в дальнейшем будет использована при расчете сооружений, работающих совместно с водопроводной сетью, это определение высоты водонапорной башни, а также подбора хозяйственных насосов станции II подъема.