Гидравлический расчет внешней водопроводной сети

Гидравлический расчет внешней водопроводной сети осуществляют с целью определения диаметров труб и потерь напора на преодоление сопротивления в трубах на расчетных участках при пропуске по ним расчетного количества воды. Значение потерь напора на расчетных участках необходимо знать также для расчета высоты водонапорной башни и для выбора водоподъемной машины с требуемым напором. Для удобства введения гидравличе ского расчета внешней водопроводной сети разбивают ее на расчетные участки.

Расчетные участки - это такие участки внешней водопроводной сети, по оторым будет течь отличающееся от соседнего участка количество воды в единицу времени. Границу таких расчетных участков нумеруется строчными буквами русского алфавита.

Для определения диаметров труб и потерь напора на участках необходимо вычислить в них секундный расход воды:

g_n= a × m × k₁ × k₂/(3600 × 24),

где k₂- коэффициент часовой неравномерности, равный для животноводческих объектов с автопоилками - 2,5, а без - 4,0;

3600 - количество секунд в одном часе;

24 – количество часов в сутки.

Расчет секундного расхода воды начинают с конца тупика против движения воды, учитывая при этом то, что на каждом последующем участке секундный расход воды увеличивается на величину предыдущего участка.

С учетом этого, секундный расход воды на участках вычисляются:

g_а-б = (6000*2*1,3*4/3600*24)+(100*100*1,3*2,5/86400) = 0,52 л/с;

g_б-в = 0,52 + (200*30*1,3*4/86400)+(200*30*1,3*4/86400) = 1,24 л/с;

g_в-г= 1,24 + (100*100*1,3*2,5/86400) + (100*100*1,3*2,5/86400) = 2,0 л/с;

g_г-д = 2,0 + (100*100*1,3*2,5/86400) + (100*100*1,3*2,5/86400) = 2,76 л/с;

g_д-е = 2,76 + (4000*5*1,3*4/86400) = 3,96 л/с

g_з-ж = (800*10*1,3*2,5/86400) = 0,3 л/с;

g_ж-е= 0,3 + (800*10*1,3*2,5/86400) = 0,6 л/с;

g_е-и = 3,96 + 0,6 = 4,56 л/с;

Все данные секундного расхода воды по участкам заносятся в таблицу 1.1, куда кроме этого, пользуясь таблицей академика. Н. Н. Павловского (см. приложение 3), записывают величины скорости движения воды V, диаметра условного прохода или ди аметра труб d, удельных потерь напора в трубах 100·i, а также вычисленные по топографическому плану местности значения длины каждого участка L, стандартной длины одной трубы l, количество использованных на расчетных участках труб n и потери напора h на расчетных участках при использовании выбранных труб.

При выборе диаметров труб по таблице академика Н. Н. Павловского необходимо руководствоваться следующими соображениями:

- при скорости движения воды в трубах менее чем 0,40 м/с поток воды имеет ламинарный характер и взвешенные частицы, которые оказываются в воде, могут оседать внутри трубы, уменьшая при этом живое сечение, что влечет за собой периодическую их промывку, что является трудоемкой работой в производственных условиях;

Таблица 2.1

Результаты гидравлического расчета

Расчетный участок	Секундный расход воды q, л/с	Скорость движения воды V, м/с	Диаметр трубы d, мм	Гидравлический уклон 100 i,	Длина участка L, м	Потери напора на участке h, м	Длина одной трубы l, м	Количество труб на участке n, шт.
а - б	0,52	0,38		0,72		1,00
б - в	1,24	0,28		0,23		0,76
в - г	2,0	0,45		0,59		0,26
г - д	2,76	0,38		0,29		0,13
д - е	3,96	0,51		0,51		1,46
з - ж	0,3	0,11		0,03		0,36
ж -е	0,6	0,17		0,08		0,84
e - и	4,56	0,39		0,22		2,48

-при скорости движения воды в трубах более чем 1,25 м/с может возникнуть гидравлический удар при резком закрытии вентилей или задвижек, давление воды внутри трубопровода при этом может достичь десятка атмосфер и при определенных условиях может разорвать трубопровод. Поэтому наиболее целесообразными считаются скорости движения воды трубах, которые приведенные в табл. 3.2.

Таким о бразом, по значениям вычисленного секундного расхода воды на расчетных участках и с учетом вышеуказанных оптимальных скоростей движения воды в трубопроводах, подбирают диаметры трубопроводов на этих расчетных участках.

Таблица 2.2

Оптимальные скорости движения воды в трубах

Диаметр трубы d, мм
Скорость движения воды V, м/с	0,4-0,5	0,5-0,6	0,6-0,7	0,7-0,8	0,8-0,9	0,9-1,0	1,0-1,1

2.4 Расчет высоты водонапорной башни

Как выше было указано, что принимается башенная система водоснабжения, и при этом возникает необходимость определения ее высоты, которая должна быть такой, чтобы обеспечить статическим давлением подачу воды к потребителям, когда водоподъемная машина не работает.

Для расчета высоты водонапорной башни воспользуются выражением:

Z = H_св.н + H_см +(-) H_гд,

где H_св.н - свободный напор воды, равный для одноэтажных зданий 10 м, для двухэтажных-14 м, а для трехэтажных – 18 м;

H_см- сумма потерь напора от водонапорной башни до предполагаемой диктующей точки водопроводной сети, м;

H_гд - геодезическая разница уровней месторасположения водонапорной башни и диктующей точки водопроводной сети, м.

Если диктующая точка системы расположена выше по уровню на топографическом плане местности по отношению к водонапорной башне, то знак H_гд принимается знак (+), а если ниже, то - знак (-).

Диктующей точкой системы водоснабжения называется такая точка водопроводной сети, куда доставка воды затруднена из-за того, что она расположена очень далеко от водонапорной башни или она расположена достаточно высоко от нее по рельефу местности. Так как в рассматриваемой схеме внешней водопроводной сети диктующей точкой могут быть точки (а) или (ж), то, следовательно, высоту водонапорной башни предварительно вычисляют по этим двум точкам и полученная наибольшая величина указывает, что диктующей точкой является эта точка, и выбор высоты водонапорной башни следует осуществлять по этой точке.

Z_а = 10 + (11+0,76+0,26+0,13+1,46) – (150-142) = 5,61 м;

Z_ж = 10 + (0,36+0,84+2,48) – (144-142) = 11,68 м.

Следовательно, расчеты показывают, что диктующей точкой является точка (ж) и выбор высоты водонапорной башни осуществляется по этой точк е (она должна быть не ниже, чем 11,68 м). И эту высоту принимаем равным 14 м. Следует отметить, что водонапорная башня выполняет сложную функцию. При превышении подачи воды над расходом, избыток воды накапливается в водонапорной башне, а если расход воды превышает над ее подачей, то недостаток воды подается из нее. При неработающем насосе весь расход воды осуществляется за счет запаса воды в водонапорной башне, поэтому статическое давление воды должно быть таким, чтобы оно, преодолевая потери напора по длине трубопровода, а также преодолевая местные потери, могло подать воду до диктующей точки.