Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети сводится к выбо­ру наивыгоднейших диаметров труб и определению потерь напора на отдельных участках. Вычисленные потери напора используются затем для расчета высоты водонапорной башни и выбора насосов. Найденные расчетом диаметры должны обеспечивать надежное снабжение всех потребителей заданным количеством воды под не­обходимым напором при минимальных затратах на сооружение и эксплуатацию системы водоснабжения.

Потери напора в трубопроводах обусловлены вязкостью жид­кости и вызываются сопротивлениями двух видов:

• местными сопротивлениями (h_м) вследствие изменения
формы поперечного сечения и направления движения потока;

• сопротивлениями по длине потока (h_дл), вызываемыми си-­
лами трения.

Потери напора по длине составляют 85-90% общих потерь и могут быть определены по формуле (4.7), а потери в местных со­противлениях - по формуле (4.8). Используя уравнение нераз­рывности, потери напора по длине можно выразить через расход и рассчитать по формулам (4.24) и (4.25). На базе этих формул Ф. А. Шевелевым составлены «Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб». При расчете бывших в употребле­нии труб потери напора определяются по следующим расчетным формулам ВНИИ ВОДГЕО:

• при скорости v < 1,2 м/с

Потери напора на единицу длины линии называют гидравли­ческим уклоном:

• при скорости v > 1,2 м/с

где l- длина участка, м;

d - диаметр труб, м;

Q - расчетный расход воды м /с;

So, S - удельное и полное сопротивление водовода.

В кольцевых сетях при выполнении гидравлического расчета необходимо проверить не только равенство нулю алгебраической суммы расходов в каждом узле, но и равенство нулю алгебраиче­ской суммы потерь напора в каждом замкнутом контуре сети:

∑h⁺ = ∑h^- (7.9)

где h⁺ и h^- - потери напора на участках соответственно с направлением движения воды по часовой и против часовой стрелки.

Обычно предварительно намеченное распределение воды удовлетворяет только первому условию и не удовлетворяет второ­му, т. е. алгебраическая сумма потерь напора в кольцах не равна нулю ∆h ≠ 0. Эту величину называют неувязкой или погрешностью расчета. Процесс уменьшения этой погрешности до приемлемых величин ∆h ≈ 0,5 называют увязкой сети. Она заключается в кор­ректировании предварительно намеченных расходов воды по уча­сткам сети, которая осуществляется путем переброски части обще­го расхода с одного направления движения воды на участки с про­тивоположным направлением движения воды. В настоящее время используется несколько методов увязки сети.

Рассмотрим одно кольцо с намеченным распределением рас­ходов и принятыми диаметрами труб и известными диаметрами участков. Допустим, что при первой разброске расходов в кольце получена неувязка

Для получения нулевой неувязки ∆h = 0 необходимо по ли­ниям кольца пропустить пока неизвестный поправочный расход ∆Q в направлении, обратном знаку неувязки. Тогда уравнение примет вид

Раскрывая скобки и отбрасывая члены содержащие ∆Q² как относительно малые по сравнению с членами уравнения содержа­щими Q, определяем приблизительно величину:

Из данной формулы видно, что величина увязочного расхода имеет знак, обратный знаку неувязки. Например, если неувязка по­ложительна, то это значит, что перегруженными оказались участки с направлением движения по часовой стрелке, а недогруженными - с противоположным направлением движения. В процессе увязки рас­ходы воды всех перегруженных участков должны быть уменьшены на величину увязочного расхода ∆Q при одновременном увеличении на эту величину расходов по всем недогруженным участкам. Внесе­ние поправок делают до тех пор, пока величина неувязок не будет превышать допустимых пределов. В многокольцевых сетях, в отли­чие от однокольцевой, по всем участкам, смежным для двух колец, будут иметь место два поправочных расхода — по одному от каждого кольца. В настоящее время гидравлический расчет водопроводных сетей выполняется на ЭВМ.