Определение потерь напора на расчетных участках

Запас полной механической энергии движущегося объема жидкости, отнесенной к его тяжести, называют полный напором Н. Единицы измерения напора: Дж/H = H м/м = м.

В соответствии с законом сохранения энергий, для двух сечений 1-1 и 2-2 стационарного потока идеальной жидкости, движущейся равномерно, имеем:

Н₁ = Н₂, м,

В действительности же при движении реальной жидкости в трубопроводах имеют место потери ее механической энергии. Эти потери энергии связаны с наличием сил трения по длине потока, а также с изменением сечения и направления движения потока жидкости в мест­ных сопротивлениях (коленах, тройниках, задвижках, вентилях и т.д.). В этом случае имеем:

, м.

где h_пот^(1-2) – потеря напора между сечениями 1-1 и 2-2 потока жидкости.

В общем случае:

, (2.6)

где h_l – потеря напора на трение по длине потока или линейная потеря напора,м;

h_m– местная потеря напора, м.

Линейные потери напора в круглых трубах при равномерном движении жидкости определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:

, м, (2.7)

где – коэффициент гидравлического трения или гидравлического сопротивления;

l,d – соответственно, длина и внутреннийдиаметр трубопровода расчетного участка, м;

V – средняя скорость движения води в трубопроводе расчетного участка, м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Местные потери напора находят по формуле Вейсбаха:

, м, (2.8)

где ζ – коэффициент местного сопротивления.

Значение величины в формуле (2.7) определяется по выражениям [3, 6]:

- неновые стальные и чугунные трубы:

V < 1,2 м/с: ; (2.9)

V ³ 1,2 м/с: ; (2.10)

- новые стальные или чугунные трубы:

; (2.11)

. (2.12)

Формулы (2.9) в (2.10) использованы при составлении таблиц для гидравлического расчета водопроводных труб [5].

Значения коэффициента в формуле (2.8) можно найти, например, в литературе [2, 4].

В трубопроводах внутреннего водопровода обычно h₁>>h_m . Поэтому в инженерных расчетах принимают:

, м, (2.13)

где k_l – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях трубопровода; при расчетах хозяйственно-питьевого водопровода жилых и общественных зданий принимается

k₁ = 0,3;

h_l – потеря напора на трение по длине трубопровода,м.

Формулу (2.7) в инженерной практике, как правило, применяют в преобразованной форме в виде следующих выражений:

, м, (2.14)

, м, (2.15)

где A_l – удельное сопротивление трубопровода, c²/м⁶;

q^с – расчетный расход холодной воды, определяемый по формуле(2.3), м³/с;

1 – длина расчетного участка трубопровода, м;

i = h₁/l – гидравлический уклон (удельная линейная потеря напора),м/м.

Величина А₁ определяется по формуле:

, (2.16)

где величины π, λ, d, g – те же, что и в формулах (2.5) в (2.7).

Значения величины А рассчитаны и приведены в таблицах [2, 6].

Значения произведения (1000i) в формуле (2.15) рассчитаны и приведены в таблицах [2, 5].

2.8 Выбор счетчика воды и определение потерь напора в нем

Для учета количества и расхода воды на вводе в здание в составе водомерного узла устанавливается скоростной счетчик воды. Скоростные счетчики воды бывают:

– крыльчатыетипа ВСКМ, ГОСТ 6019-83;

– турбинные типа СТВ, ГОСТ 14167-83.

Крыльчатые счетчики изготавливают диаметром условного прохода 15-50 мм; турбинные – 65-250 мм.

Диаметр условного прохода счетчика следует выбирать исходя из среднечасового расхода холодной воды за сутки наибольшего водопотребления. Этот расход не должен превышать эксплуатационный расход воды, принимаемый по таблице 4 [1].

Средний часовой расход холодной воды за сутки наибольшего водопотребления определяется по формуле:

, м³/ч, (2.17)

где - средний часовой расход холодной воды за сутки наибольшего водопотребления;

q^с_u – норма расхода холодной воды потребителем в сутки наибольшего водопотребления, л/сут; принимается по заданию (в общем случае – по Приложению И [1]);

U – общее количество потребителей (жителей) определяется по формуле (2.1);

Т – время потребления воды (T = 24), ч;

1000 – коэффициент пересчета (1 м³ =1000 л).

Потери напора в счетчике определяются по выражению [1]:

, (2.18)

где S – гидравлическое сопротивление счетчика, м/(м³/ч)², его значения приведены в таблице 4 [1];

q^c – расчетный расход воды, м³/ч; определяется по формуле (2.3). Расчетные параметры счетчиков воды приведены в таблице 4 [1]. Потери напора в крыльчатых счетчиках не должны превышать 2,5 м, а в турбинных –1 м [1].

При конструировании водомерногоузла необходимо использовать его типовые схемы [2].