Гидравлический расчет самотечной линии

Самотечная линия состоит из двух водоводов по одному от каждой секции оголовка и рассчитывается на пропуск заданного (расчетного) расхода для одной секции.

Расчетный расход одной секции оголовка Q₁ = 0,7 / 2 = 0,35 м³/с.

Согласно СНиП 2.04.02-84, п. 5.99, табл. 14 для самотечных водоводов диаметром 500 – 800 мм скорость движения воды должна быть в пределах 1-1,4 м/с. Принимаем скорость потока воды V_сам = 1,2 м/с.

Диаметр самотечных трубопроводов равен:

d_сам= 4×Q₁ / (π×V_сам ) = 4×0,35/(π×1,2) = 0,61 м

Принимаем два трубопровода диаметром 600 мм. Фактическая скорость воды будет равна:

V_сам = 4 × Q1 / (π× d_сам²)

V_сам = 4× 0,35 / (3,14×0,6²) = 1,24м/с

Скорость воды по одному трубопроводу в аварийной ситуации при пропуске 70% от расчетного расхода:

V_сам.ав = 4 × 0,7 ×Q1 / (π× d_сам²) = 4 × 0,7 ×0,7 / (3,14 × 0,6²) = 1,7 м/с

Потери напора в вихревой камере:

h_в.к. = ξ ×V_сам² / 2 × g,

где ξ – коэффициент суммарных потерь в вихревой камере, ξ = 3-3,2.

– в нормальном режиме:

h_в.к.= 3 × 1,24²/ 2 × 9,8 = 0,24м;

– при аварии:

h_в.к.ав = 3 ×1,7²/ 2 × 9,8 = 0,44м.

Потери напора на местные сопротивления в самотечной линии:

– при нормальной работе:

h_м = ∑k ×V_сам² / (2 ×g)

h_м = 0,96 × 1,24²/ (2 × 9,8) = 0,075м,

где ∑k – сумма коэффициентов местных сопротивлений в самотечной линии:

поворот на 45º – k_45º = 0,43, задвижка – k_з = 0,1, ∑k = 2 ×0,43 + 0,1 = 0,96;

– при аварийной работе:

h_м.ав = ∑k × V_сам.ав² / (2 × g) = 0,96 × 1,7²/ (2 × 9,8) = 0,14м.

Потери напора по длине самотечного трубопровода:

– при нормальном режиме: h_сам = i × l = 0,0028 × 75 = 0,21м,

где i – гидравлические потери на 1 м длины, для d_сам = 600 мм и V_сам =1,24м/с по таблицам Шевелева 1000i = 2,82;

l –длина самотечного трубопровода, l = 75м.

– при аварийном режиме: h_сам.ав = 0,0058 × 75 = 0,435м.

Суммарные потери напора:

– в нормальном режиме:

∑h = h_реш + h_ф.к + h_в.к + h_сам + h_м =

= 0,014 + 0,0025 + 0,24 + 0,075 + 0,21 = 0,54 м;

– при аварии:

∑hав = hреш.ав + hф.к.ав + hв.к.ав + hсам.ав + hм.ав =

= 0,029 + 0,005 + 0,367 + 0,44 + 0,435 = 1,276 м.

Расчет сеток

Для водозаборных сооружений малой производительности (менее 1 м³/с) проектируются плоские сетки, для сооружений средней и высокой производительности – вращающиеся сетки. С учетом перспективного развития принимаем вращающиеся сетки с внешним подводом и боковым отводом воды.

Площадь водоприемных сеток S_c:

Sc =		Q	=	0,7		= 2,4 м2
Vc ⋅η1	⋅η2 ⋅η3	0,8 ⋅0,694 ⋅0,85 ⋅0,75
		,

где V_с – скорость течения воды в ячейках сетки 0,8 м/с;

η₁ –коэффициент стеснения живого сечения сетки проволокой,определяемый извыражения:

η =	b2	=	52		= 0,694
	(b + d)2		(5 +1)		,

d –диаметр проволоки полотна сетки, d = 1мм; b – размер ячейки сетки в свету, b = 5мм;

η₂ –коэффициент загрязнения сетки,равный0,85; η₃ –коэффициент уменьшения площади сетки опорными рамками и шарнирами,

равный 0,75; Принимаем 2 вращающиеся водоочистные сетки марки ТН-1500, шириной В =

1500 мм.

Высота части сетки, находящаяся под водой: h_c = (2,4 / 2) /1,5 = 0,8м.

Определим скорость прохождения воды через сетки при аварии:

V_с.ав = 0,7 × Q / (S₁ × η₁ × η₂ ×η₃)

V_с.ав = 0,7 × 0,7 / ((1,5 × 0,8) ×0,8 × 0,694 × 0,75) = 0,92м/с

Потери напора в сетке:

– при нормальном режиме:

H = ξ × Vс² / (2 × g)

Н= 0,34 × 0,8² / (2 × 9,8) = 0,01м,

где ξ – коэффициент потерь напора в сетке, ξ = 0,34;

– при аварии:

H_с.ав = ξ ×V_с.ав² / (2 × g)

= 0,34 × 0,92² / (2 × 9,8) = 0,015 м.