Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется два раза: при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (в обычное время) и при пожаре. Цель гидравлического расчета – определить потери напора в сети в этих двух случаях.

Рассмотрим гидравлический расчет на примере водопроводной сети, показанной на рисунке 2.1. Для приведенного в разделе 1 примера общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 153,719 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 28,958 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 1,5625 л/с.

 

 

Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последовательности:

 

1) определим равномерно распределенный расход воды в час максимального водопотребления, для нашего случая это вычисленная ранее величина:

= 123,1985 л/с.

2) определим удельный расход воды q_уд, т.е. равномерно распределенный расход, приходящийся на едини­цу длины водопроводной сети:

 

 

,                                    (29)

 

где  l _j – длина участка, м;

             m – количество участков, ед.;

             j – но­мер участка.

 

Общая протяженность трубопровода состоит из суммы длин участков. Для всех вариантов курсовой работы она составляет:                                                                                                  

               

 

l _j = l _1-2 + l _2-3 + l _3-4 + l _4-5 + l _5-6 + l _6-7 + l _7-1 + l _7-4 = 10000 м. (30)

 

Таким образом, удельный расход определяется из отношения:

 

q_уд = 123,1985 / 10000 = 0,01231985 л/(с м).

 

3) определим равномерно распределенные путевые расходы по длине участков:

 

Q_путj = q_уд · l _j.                                                       (31)

 

Результаты приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Путевые расходы

Номер участка	Длина участка сети, м	Путевой расход, л/с
1-2	1000	12,31985
2-3	1500	18,479775
3-4	1000	12,31985
4-5	1500	18,479775
5-6	1500	18,479775
6-7	500	6,159925
7-1	1000	12,31985
7-4	2000	24,6397
		= 123,1985 л/с.

 

Обратите внимание, что сумма всех путевых расходов в таблице 2.1 должна быть равна расходу      .

 

 

4) определим узловые расходы воды:

 

q_узл = 0,5·(S Q_путj),                                            (32)

 

где S Q_путj – сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу;

 

q₁ = 0,5·( Q_пут.1-2 + Q_пут.7-1 );

 

q₁ = 0,5·(12,31985 + 12,31985) = 12,31985 л/с и т.д. для узлов 2, 3, 5 и 6.

 

Для узлов 4 и 7, которые соединяют по три участка сети, расчёт производится следующим образом:

 

 q₄ = 0,5·( Q_пут.3-4 + Q_пут.4-5 + Q_пут.7-4);

 

q₄ = 0,5·(12,31985 + 18,479775 + 24,6397) = 27,7196625 л/с.

 

q₇ = 0,5·( Q_пут.7-1 + Q_пут.6-7 + Q_пут.4-7);

 

q₇ = 0,5·(12,31985 + 6,159925 + 24,6397) = 21,5597375 л/с.

 

Результаты расчетов приведены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 –Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход, л/с
1	12,31985
2	15,3998125
3	15,3998125
4	27,7196625
5	18,479775
6	12,31985
7	21,5597375
	= 123,1985 л/с.

 

Обратите внимание, что сумма всех узловых расходов в таблице 2.2 должна быть равна расходу      .

 

Схема водопроводной сети с рассчитанными узловыми расходами представлена на рисунке 2.1.

 

 

 

Рисунок 2.1 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

 

5) к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы: к 5-му добавим сосредоточенный расход предприятия – из формулы (19), к 3-му – сосредоточенный расход общественного здания – из формулы (20). Тогда q₅ = 47,4381083 л/с, q₃ = 16,9623125 л/с, а общий расход поселка и предприятия Q_пoc.пp. = 153,719 л/с.  

Обновленная схема узловых расходов показана на рисунке 2.2.

 

 

 

Рисунок 2.2 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и сосредоточенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении

6) выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно – производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рисунке 2.2). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое – 1-2-3-4-5, второе – 1-7-4-5, третье – 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться соотношение q₁ + q_1-2 + q_1-7 = Q_пос.пр..

Величины q₁ = 12,31985 л/с и Q_пoc.пp. = 153,719 л/с известны , a q_1-2 и q_1-7 – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_1-2 после расчета стал равен q_1-7. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (Q_пoc.пp. – q₁) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_1-2 = 70,699575 л/с. Тогда q_1-7 = Q_пoc.пp. – (q₁ + q_1-2) = 153,719 – (12,31985 + 70,699575) = 70,699575 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение: значения q_1-7 = 70,699575 л/с и q₇ = 21,5597375 л/с известны, a q_7-4 и q_7-6 – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_7-4 после расчета стал равен q_7-6. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (q_1-7 – q₇) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_7-4 = 24,5699188 л/с. Тогда q_7-6 = q_1-7 – (q₇ + q_7-4) = 70,699575 – (21,5597375 + 24,5699188) = 24,5699188 л/с.

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:

q_2-3 = q_1-2 – q₂ = 70,699575 – 15,3998125 = 55,2997625 л/с;

q_3-4 = q_2-3 – q₃ = 55,2997625 – 16,9623125 = 38,33745 л/с;

q_4-5 = q_7-4 + q_3-4 – q₄ = 24,5699188 + 38,33745 – 27,7196625 = 35,1877063 л/с;

q_6-5 = q_7-6 – q₆ = 24,5699187 – 12,31985 = 12,2500687 л/с.

Проверка: q₅ = q_4-5 + q_6-5 = 35,1877063 + 12,2500687 = 47,437775 л/с.

По результату последнего расчета видно, что q₅ совпадает со значением 5-го узла расчетной схемы показанной на рисунке 2.2, следовательно, проверка успешно пройдена и распределение расходов выполнено верно.

 

При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды, за исключением расходов воды на промышленном предприятии на душ, поливку территории и т.п. (п. 5.12 СП 8.13130.2009), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления. Для водопроводной сети расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие, т.е.

                                           q¢₅ = q₅ + Q_{пож.рас} –                                              (33)

Однако из таблицы водопотребления (смотри таблицу 1.1) видно, что без учета расхода воды на душ, час максимального водопотребления будет с 8 до 9 часов.

 Расход воды Q¢_пос.пр = 543,875 м³/ч = 151,076389 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен Q¢_пр = 76,25 м³/ч = 21,1805556 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания Q¢_об.зд = 5,625 м³/ч = 1,5625 л/с.

Поэтому при гидравлическом расчете сети с учетом пожара расход поселка и предприятия определяется по формуле:

 

                                      Q''_пос.пр = Q'_пос.пр + Q_{пож.рас} .                                (34)

 

     Q''_пос.пр = 151,076389 + 77,5 = 228,576389 л/с. 

 

Так как Q''_пос.пр ≠ Q'_пос.пр, то узловые расходы при пожаре будут другие, нежели в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом следует учитывать, что сосредоточенными расходами будут: 

Q'_пр = 21,1805556 л/с,    Q'_об.зд = 1,5625 л/с,     Q_{пож.рас} = 77,5 л/с.

 

Равномерно распределенный расход будет равен:

= Q''_пос.пр – (Q'_пр + Q'_об.зд + Q_{пож.рас}).                  (35)

      = 228,576389 – (21,1805556 + 1,5625 + 77,5) = 128,33333 л/с.

 

7) Так как значение расходов Q_{пос.рас} получилось больше исходного, то производится повторный расчет для нового значения Q_{пос.рас} = 128,33333 л/с (если значения равны или новое значение меньше предыдущего, то повторный расчет не нужен и можно переходить к пункту 8).

 

1) определим удельный расход воды q_уд, т.е. равномерно распределенный расход, приходящийся на единицу длины водопроводной сети, по формуле (29):

 

q_уд = 128,33333 / 10000 = 0,012833333 л/(с∙м).

2) определим равномерно распределенные путевые расходы по длине участков, по формуле (31). Результаты приведены в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 – Путевые расходы

Номер участка	Длина участка, м	Путевой отбор, л/с
1-2	1000	12,833333
2-3	1500	19,2499995
3-4	1000	12,833333
4-5	1500	19,2499995
5-6	1500	19,2499995
6-7	500	6,4166665
7-1	1000	12,833333
7-4	2000	25,666666
		= 128,33333 л/с.

               

3) определим узловые расходы воды по формуле (32). Результаты расчетов приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.4 – Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход, л/с
1	12,833333
2	16,04166625
3	16,04166625
4	28,87499625
5	19,2499995
6	12,833333
7	22,45833275
	= 128,33333 л/с.

 

Схема водопроводной сети с рассчитанными узловыми расходами представлена на рисунке 2.3.

 

 

 

Рисунок 2.3 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

 

4) к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы.

В результате сложения расходов узлов 5 и 3 с расходами Q¢_пр = 76,25 м³/ч = 21,1805556 л/с и Q¢_об.зд = 5,625 м³/ч = 1,5625 л/с, соответствующими новому часу максимального водопотребления с 8 до 9 часов, q₅ = 40,4305551 л/с, q₃ = 17,60416625 л/с. Общий расход поселка и предприятия для дублирующего расчета составит Q_пoc.пp = 151,0763856 л/с.

Величины обновленных узловых расходов показаны на рисунке 2.4.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и сосредоточенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении

 

5) выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно – производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рисунке 2.4). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое – 1-2-3-4-5, второе – 1-7-4-5, третье – 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться соотношение q₁ + q_1-2 + q_1-7 = Q_пос.пр..

Величины q₁ = 12,833333 л/с и Q_пoc.пp. = 151,0763856 л/с известны , a q_1-2 и q_1-7  – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_1-2 после расчета стал равен q_1-7. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (Q_пoc.пp. – q₁) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_1-2 = 69,1215263 л/с. Тогда q_1-7 = Q_пoc.пp. – (q₁ + q_1-2) = 151,0763856 – (12,833333 + + 69,1215263) = 69,1215263 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение: Значения q_1-7 = 69,1215263 л/с и q₇ = 22,45833275 л/с известны, a q_7-4 и q_7-6  – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_7-4 после расчета стал равен q_7-6. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (q_1-7 – q₇) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_7-4 = 23,331596775 л/с. Тогда q_7-6 = q_1-7 – (q₇ + q_7-4) = 69,1215263 – (22,45833275 + 23,331596775) = 23,331596775 л/с.

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:

q_2-3 = q_1-2 – q₂ = 69,1215263 – 16,04166625 = 53,07986005 л/с;

q_3-4 = q_2-3 – q₃ = 53,07986005 – 17,60416625 = 35,4756938 л/с;

q_4-5 = q_7-4 + q_3-4 – q₄ = 23,331596775 + 35,4756938 – 28,87499625 = 29,932294325 л/с;

q_6-5 = q_7-6 – q₆ = 23,331596775 – 12,833333 = 10,498263775 л/с.

Проверка: q₅ = q_4-5 + q_6-5 = 29,932294325 + 10,498263775 = 40,4305581 л/с.

По результату последнего расчета видно, что q₅ совпадает со значением 5-го узла расчетной схемы показанной на рисунке 2.4, следовательно, проверка успешно пройдена и распределение расходов выполнено верно.

 

8) к узловым расходам добавляются соответствующие пожарные расходы (добавляем величины соответствующих пожарных расходов из формулы 28):

q₃ = 17,60416625 + 52,5 = 70,10416625 л/с;

q₅ = 40,4305551 + 25 = 65,4305551 л/с;

     = 151,0763856 + 77,5 = 228,5763856 л/с.

Полученные данные вносим в расчетную схему водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре (рисунок 2.5).

 

 

Рисунок 2.5 – Расчетная схема водопроводной сети с предварительно

распределенными расходами при пожаре

 

9) выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это для водопроводной сети при максимальном хозяйственно – производственном водопотреблении (с пожаром). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды. В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рисунке 2.5). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое – 1-2-3-4-5 второе – 1-7-4-5, третье – 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться соотношение q₁ + q_1-2 + q_1-7 =   . Величины q1 = 12,833333 л/с и      = 228,5763856 л/с известны, a q_1-2 и q_1-7 – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_1-2 после расчета стал равен q_1-7. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (    – q₁) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_1-2 = 107,8715263 л/с. Тогда q_1-7 =        – (q₁+ q_1-2) = 228,5763856 – (12,833333 + 107,8715263) = 107,8715263 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение: значения q_1-7 = 107,8715263 л/с и q₇ = 22,45833275 л/с известны, a q_7-4 и q_7-6 – неизвестны. Задаемся одной из этих величин таким образом, чтобы q_7-4 после расчета стал равен q_7-6. Для упрощения подбора выполним следующее вспомогательное математическое действие: (q_1-7 – q₇) / 2. Полученное значение принимаем в качестве q_7-4 = 42,706596775 л/с. Тогда q_7-6 = q_1-7 – (q₇ + q_7-4) = 107,8715263 – (22,45833275 + 42,706596775) = 42,706596775 л/с.

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из соотношений:

q_2-3 = q_1-2 – q₂ = 107,8715263 – 16,04166625 = 91,82986005 л/с;

q_3-4 = q_2-3 – q₃ = 91,82986005 – 70,10416625 = 21,7256938 л/с;

q_4-5 = q_7-4 + q_3-4 – q₄ = 42,706596775 + 21,7256938 – 28,87499625 = 35,557294325 л/с;

q_6-5 = q_7-6 – q₆ = 42,706596775 – 12,833333 = 29,873263775 л/с.

Проверка: q₅ = q_4-5 + q_6-5 = 35,557294325 + 29,873263775 = 65,4305581 л/с.

По результату последнего расчета видно, что q₅ совпадает со значением 5-го узла расчетной схемы показанной на рисунке 2.5, следовательно, последняя проверка успешно пройдена и распределение расходов при пожаре выполнено верно.

 

10) Определим диаметры труб участков сети. По экономическому фактору (для стальных труб Э = 1) и предварительно распределенным расходам воды на участках сети при пожаре по данным таблицы 1 приложения 4 методических указаний определяются расчетные внутренние диаметры труб участков водопроводной сети:

d_1-2 = 0,363 м; d_2-3 = 0,363 м; d_3-4 = 0,209 м;  d_4-5 = 0,260 м;

d_5-6 = 0,260 м; d_6-7 = 0,260 м; d_7-1 = 0,363 м;  d_7-4 = 0,311 м.

Внешние диаметры выбираются из стандартного ряда (таблица 2 приложение 4):

d_1-2 = 0,406 м; d_2-3 = 0,406 м;  d_3-4 = 0,219 м;  d_4-5 = 0,273 м;

d_5-6 = 0,273 м; d_6-7 = 0,273 м; d_7-1 = 0,406 м;     d_7-4 = 0,325 м.

 

При увязке (таблица 2.5) потери напора в трубах определяем по формуле:

 

h = λ · (l / d_р) · (υ² / 2g),                                   (36)

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления – изменяющаяся многофакторная величина, зависящая от шероховатости внутренней поверхности трубопровода; для упрощения расчетов, принимаем коэффициенты λ_стали = 0,02, λ_чугуна = 0,03, λ_{асбестоцемента} = 0,015, λ_{пластмассы} = 0,01;

l – длина участка трубопровода, м;

d_р  – расчетный внутренний диаметр трубы, м;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/c².

υ – скорость воды в трубе (определяется из выражения, м/с;

υ = 4·q / (p · d_р²),                                                            (37)

 

Таблица 2.5 –Увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении

 

Номер кольца	Участок сети	Расход воды q, м3/с	Расчетный внутренний диаметр dр, м	Длина l, м	Скорость υ, м/с	Потери на трение по длине h, м	Гидравлический уклон, *
I	1-2	0,1078715263	0,363	1000	1,0428	3,05	0,00200
	2-3	0,09182986005	0,363	1500	0,8878	3,32	0,00249
	3-4	0,0217256938	0,209	1000	0,6336	1,96	0,00194
	4-7	0,042706596775	0,311	2000	0,5625	2,07	0,00104
	7-1	0,1078715263	0,363	1000	1,0428	3,05	0,00304
II	4-5	0,035557294325	0,260	1500	0,6701	2,64	0,00175
	5-6	0,029873263775	0,260	1500	0,5629	1,86	0,00124
	7-6	0,042706596775	0,260	500	0,8048	1,27	0,02540
	7-4	0,042706596775	0,311	2000	0,5625	2,07	0,00104

 

* Гидравлическим уклоном называют потери напора на трение, отнесенные к единице длины трубопровода.