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. Задачами гидравлического расчета водопроводной сети являются:

определение экономически обоснованных диаметров труб;

определение потерь напора в сети.

Диаметры труб определяются по расчетным расходам на отдельных участках, пропускаемыми сетью при ее работе в обычное время (при хозяйственно-питьевом и производственном водопотреблении). Потери напора в сети рассчитываются при работе сети в обычное время и при пожаре. Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последовательности:

1) определяется равномерно распределенный расход воды вычитанием суммы сосредоточенных расходов из общего расхода в час максимального водопотребления , где n - количество сосредоточенных отборов воды;

2) определяется удельный расход воды q_уд, т.е. равномерно распределенный расход, приходящийся на единицу длины водопроводной сети , где - длина участка; m - количество участков; - номер участка;

3) определяются равномерно распределенные расходы по длине участков (путевые отборы) ,

4) определяются узловые расходы воды, которыми заменяются путевые отборы , где - сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу;

5) к узловым расходам добавляются сосредоточенный расходы, а при пожаре к одному из узловых расходов добавляется еще расход воды на пожаротушение;

6) выполняется предварительное распределение расходов по участкам сети. При распределении для каждого узла должно выполняться следующее условие (первый закон Кирхгофа): сумма расходов воды, подходящих к каждому узлу, равна сумме расходов воды, выходящих из узла. Распределение расходов можно начинать от диктующей точки, т.е. конечной точки подачи воды, а можно от начальной точки, т.е. точки подвода воды в сеть. Перед распределением расходов необходимо наметить направление потоков воды в сети от точки ввода воды в сеть до диктующей точки. Предварительное распределение выполняется при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре;

7) определяются диаметры труб участков сети по предварительно распределенным расходам при пожаре и значению экономического фактора с использованием таблиц предельных экономических расходов [9] (приложение 2). Экономический фактор учитывает стоимость электроэнергии, коэффициент полезного действия насосных установок, стоимость строительства водопроводной сети и сооружений и т.п. (табл. 2.1).

Экономический фактор для определения диаметра труб

Таблица 2.1

Районы расположения системы водоснабжения	Значения экономического фактора Эт
Центральные и западные	0,75
Сибирь, Урал	0,5
Южные	1.0

Предельные экономические расходы для труб из стали, чугуна, асбестоцемента и пластмассы при указанных значениях экономического фактора Э приведены в приложении 2;

8) Выполняется увязка сети. Для каждого кольца выбирается условно положительное направление, например, направление движения часовой стрелки. Если направление движения потока воды на участке совпадает с условно положительным направлением, то потери напора Dh на этом участке считаются положительными, а если не совпадают, то отрицательными (рис. 2.1).

Увязать сеть - значит добиться выполнения следующих соотношений:

- для узлов (первый закон Кирхгофа),

- для колец (второй закон Кирхгофа),

где n - количество участков в кольце; m - количество расходов, подходящих к узлу и отходящих от него. Первое соотношение (для узлов) для найденных расходов воды должно соблюдаться, так как оно использовалось при предварительном распределении расходов по участкам. Выполнение второго соотношения (для колец) добиваются увязкой водопроводной сети, например, методом Лобачева-Кросса. Сущность метода Лобачева-Кросса состоит в следующем: для кольца (рис. 2.1) можно записать:

Величина Dh называется невязкой. Если сумма условно положительных потерь напора больше суммы условно отрицательных потерь напора, то Dh>0. Значит, чтобы уменьшить величину Dh (приблизить ее к нулю), необходимо расходы на участках с условно положительными потерями напора уменьшить, а на участках с условно отрицательными потерями напора увеличить на величину некоторого поправочного расхода.

+h₄

 

-h₁

+h₃

 

- h₂

Рис. 2.1 Кольцевая водопроводная сеть

Если Dh<0, то наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора надо увеличить, а на участках с условно отрицательными потерями напора уменьшить на величину поправочного расхода. Увязка сети (введение поправочного расхода) продолжается до тех пор, пока не будет выполняться соотношение:

Dh £ Dh_доп,

где: Dh_доп – допустимая величина невязки. Можно принять Dh_доп £ 1м. Потери напора h на участке следует определять по формулам:

, ,

где i - гидравлический уклон, т.е. потери напора на единицу длины трубопровода; - длина трубопровода, (м); - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле:

,

где - расчетный диаметр труб, м; V - средняя по сечению скорость движения воды, м/с; g - ускорение свободного падения, .

Значения показателя степени m и коэффициентов А₀, A₁ и С для стальных, чугунных, железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных труб должны приниматься по приложению 10 [4]. Расчетные диаметры металлических, асбестоцементных, пластмассовых (полиэтиленовых), стеклянных труб по данным соответствующих ГОСТов приведены в приложении 2. Поправочный расход Dq для кольца можно определить по формуле:

,

где - потери напора на участке; - расход воды по участку; n -количество участков в кольце.

Для каждого кольца получается своя величина поправочного расхода. Если участок сети является общим для двух колец, то поправочный расход на таком участке определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца.

 

Пример гидравлического расчета водопроводной сети

Рассмотрим гидравлический расчет на примере водопроводной сети, показанной на рис. 2.2. Для приведенного в разделе 1 примера общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 208,23 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 24,04 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 0,77 л/с.

1. Определим равномерно распределенный расход:

2. Определим удельный расход:

 

Рис. 2.2. Расчётная схема водопроводной сети

3. Определим путевые отборы:

Результаты приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Путевые расходы

 

Номер участка	Длина участка, м	Путевой отбор, л/с
1-2		18,342
2-3		27,513
3- 4		18,342
4-5		27,513
5-6		27,513
6-7		9,171
7-1	1000 .	18,342
7- 4		36,684

 

4. Определим узловые расходы:

Аналогично определяем расходы воды для каждого узла. Результаты приведены в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3

Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход
	18,342
	22,9275
	22,9275
	41,2695
	27,513
	18,342
	32,0985

 

5. Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания (вместо точки 3 можно взять любую другую точку). Тогда q₅=51,553 л/с, Q₃=23,6975 л/с. Величины узлов расходов показаны на рис. 2.3. С учетом сосредоточенных расходов .

Рис 2.3. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

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 рис. 2.3). 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=18,342л/с и Q_пос.пр=208,23л/с известны, а q_1-2 и q_1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например,q_1-2=100л/с.

Тогда q_1-7 =Q_пос.пр-(q₁+q_1-2)=208,23-(18,342+100)=89.888 л/с. Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:

Значения q_1-7 =89,888 л/c и q₇=32,0985 л/c известны, а q_7-4 и q_7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q_7-4=30 л/c.

Тогда q_7-6 =q_1-7-(q₇+q_7-4)=89,888-(32,0985+30)=27,7895л/с.

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

q_2-3 = q_1-2-q_2, q_3-4 = q_2-3-q_3,

q_4-5 = q_7-4+q_3-4-q_4, q_6-5=q_7-6-q_6.

В результате получится:

q_2-3 = 77,0725 л/с, q_3-4 = 53,375 л/с_,

q_4-5 = 42,1055 л/с_, q_6-5 = 9,4475 л/с.

Проверка: q₅=q_4-5+q_6-5, q₅ = 42,1055+9,4475=51,553 л/с.

Можно начинать предварительно распределять расходы не с узла 1, а с узла 5. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис. 2.4.

Водопроводная сеть с диаметрами, определенными по экономическому фактору и расходам в обычное время (без пожара), кроме того, должна обеспечивать подачу воды для пожаротушения.

При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. Для водопроводной сети, показанной на рис. 2.2, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е. . Однако из таблицы водопотребления (табл. 1.3) видно, что без учета расхода воды на душ час максимального водопотребления будет с 9 до 10 часов.

Ключ: l, м; d, мм; q. л/с

Рис.2.4. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении

Расход воды Q^’_пос.пр=743,03м³/ч=206,40 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен Q^’_пр=50,78 м³/ч=14,11 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания Q_об.зд=3,45 м³/ч=0,958 л/с=0,96 л/с. Поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре:

Т.к. ,то узловые расходы при пожаре будут другие, чем в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом следует учитывать, что сосредоточенными расходами будут:

Равномерно распределенный расход будет равен:

Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показана на рис. 2.5.

Ключ: 1,м; d, мм; q, л/с

Рис. 2.5. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре.

7. Определим диаметры труб участков сети. Для стальных труб по экономическому фактору Э=0,75 и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при пожаре по приложению 2 определяются диаметры труб участков водопроводной сети:

d_1-2= 0,4 м; d_2-3= 0,35 м; d_3-4= 0,3 м; d_4-5= 0,35 м; d_5-6= 0,25 м; d_6-7= 0,25 м; d_4-7= 0,25 м; d_1-7= 0,4 м.

Следует иметь в виду, что обычно рекомендуют определять диаметры по предварительно распределенным расходам без учета расхода воды на пожаротушение, а затем проверять водопроводную сеть с найденными таким образом диаметрами на возможность пропуска расходов воды при пожаре. При этом в соответствии с п. 4.4 [6] максимальный свободный напор в сети объединенного водопровода не должен превышать 60 м. Если в нашем примере определять диаметры по предварительным расходам при максимальном хозяйственно- производственном водопотреблении (т.е. без учета расхода воды на пожаротушение), то получаются следующие диаметры:

d_1-2= 0,3 м; d_2-3= 0,3 м; d_3-4= 0,25 м;

d_1-7= 0,3 м; d_7-4= 0,2 м; d_7-6= 0,2 м; d_4-5= 0,2 м; d_6-5= 0,1 м.

Расчеты показали, что при этих диаметрах потери напора в сети при пожаре более 60 м. Это объясняется тем, что для сравнительно небольших населённых пунктов соотношение расходов воды по участкам водопроводной сети при пожаре и при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении довольно большое.

Поэтому диаметры труб некоторых участков следует увеличить и заново выполнить гидравлический расчет сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре.

В связи с вышеизложенным и для упрощения расчетов в курсовом проекте допускается определять диаметры участков сети по предварительным расходам при пожаре.