Проектирование напорного трубопровода

Напорные трубопроводы служат для транспортировки воды от внутристанционных трубопроводов до водоприемника и являются одной из ответственных частей, входящих в комплекс сооружений машинного водоподъема. Их стоимость иногда превышает стоимость всей насосной станции с оборудованием, поэтому выбор материала стенок, количества ниток и диаметра напорного трубопровода должен быть тщательно обоснован.

Определение числа ниток напорного трубопровода

В рассматриваемом примере для технико-экономического обоснования числа ниток напорных трубопроводов приняты 2 варианта (а и б) соединения напорных трубопроводов с насосами (рис. 4.1).

Рис 4.1. Варианты соединения трубопроводов с насосами

Определение расчетного расхода напорного трубопровода

Для определения числа напорных трубопроводов и их экономического диаметра по минимуму приведенных затрат необходимо определить расчетный расход трубопровода q_рт , представляющий собой некоторый средне кубический приведенный расход.

Величина q_рт зависит от графика водопотребления, числаниток напорных трубопроводов, числа насосов и схемы их соединения.

Расчетный расход для напорного трубопровода (рис. 4.1) определяетсяпоформуле:

; м³/с (4.1)

где а_i - отношение водопотребления в i месяц Q_i к минимальному водопотреблению Q_min из задания; t_i – число дней в i месяце; ∑t_i – число дней за весь период работы насосной станции; n – число напорных нитей.

В рассматриваемом примере схемы "б" расчетный расход равен:

q_рт = 0,5· /5=0,27 м³/c

В рассматриваемом примере схемы "д" расчетный расход равен:

q_рт = 0,5· /2=0,67 м³/c

Выбор материала стенок

Напорные трубопроводы изготовляются из монолитного и сборного железобетона, стали, асбестоцемента, пластмасс и других материалов. Материал выбирают в зависимости от диаметра и расчетного давления в напорном трубопроводе.

Предварительно диаметр можно определить по формуле:

(4.2)

где V_доп принимается равной 1,6...2 м/с.

Д = 1,13 =0,5 м

Д =1,13 =0,7 м

Выбираем предварительно материал труб, используя следующие рекомендации: асбестоцементные трубы рекомендуются диаметром до 500 мм при расчетном давлении 1,2 МПа (12 атм.); железобетонные сборные - диаметром 0,5 … 1,6 м при давлении до 5,5 МПа (55 атм.); железобетонные монолитные - диаметром более 1,6 м при давлении 0,4 … 0,5 МПа (4…5 атм.); стальные трубопроводы применяются любых диаметров и при любом давлении, но рекомендуется только для осушительных насосных станций с короткими напорными трубопроводами в целях экономии металла. Затем проверяем трубы па прочность по следующей методике. Определяется максимальное давление по формуле

Н_ТР = Н_Р + Н_уд (4.3)

где Н_р - расчетный напор, м (раздел 1.1); Н_уд- повышение давления при гидравлическом ударе.

Повышение давления при гидравлическом ударе определяется при длине трубопровода более 150 м по формуле:

Н_уд = ∆V· a/g (4.4)

где ∆V - величина изменения скорости воды в трубопроводе, ∆V = 1 м/с; а - скорость распространения ударной волны, которую ориентировочно можно определить для стальных, железобетонных труб по следующим данным, м/с:

при Д_тр = 100 – 600 мм а = 600 – 800 м/с

при Д_тр > 600мм а = 800 – 1000 м/с

H_тр= 72,5 + (1∙800)/9,81= 154 м в ст.

Для асбестоцементных труб эти жезначения берутся с коэффициентом 0.6.

После определения расчетного давления уточняется материал стенок трубопровода.

Принимаем железобетонные сборные трубы, выдерживающие давление до 15 атм.