Водопроводные сети

4.Путевые расходы на  участках приводим к узловым. Узловой отбор равен полусумме путевых расходов участков, примыкающих к этому узлу. Если в данном узле имеется сосредоточенный отбор, он прибавляется к узловому. Расчет выполняется в табличной форме (таблица 4).

Проверка  правильности заключается в равенстве

 

.                                                          (26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Намечаем направление  движения воды в сети и осуществляем предварительное потокораспределение для каждого расчетного случая.

Распределение потоков начинаем с  наиболее удаленных от мест питания узловых точек.

При распределении потоков  в каждой узловой точке должен проверяться материальный баланс приходящих и уходящих расходов, то есть .При этом транзитные расходы, приходящие к узлу, считаются положительными, а выходящие и общий узловой отбор -отрицательными.

6. Определяем материал  и диаметр трубопроводов.

В данном курсовом проекте были приняты  асбестоцементные трубы.

По расчетным расходам и экономическим скоростям определяем диаметры труб участков сети. Так как расчетные расходы различны для расчетных случаев работы сети, то при определении диаметра принимаем наибольшее значение расхода из принятых расчетных случаев (без учета поверочных случаев).

Приняв соответствующий  экономический фактор (Э) по таблице предельных расходов, назначает диаметры участков сети. При определении диаметра перемычек их назначаем на 1-2 сортамента меньше диаметров соединяемых магистралей.

Принятый диаметр трубопроводов  проверяем на пропуск пожарного расхода этого участка, имея ввиду, что скорости должны быть не более 2,0 -2,5 м/с из-за больших потерь напора на участках.

Результаты  по назначению диаметров сводятся в  таблицу 5.

 

 

 

 

 

Рис. 2а – Предварительное распределение  в час максимального водопотребления

     Рис. 2б– Предварительное распределение в час транзита

 Рис. 2в– Предварительное распределение в час пожара

 

 

 

 

Таблица 5 - Определение диаметров

Трубы асбестоцементные, Э=0,5

Номер участка сети и водоводы	Расходы при расчетных  случаях,л/с		Принятый диаметр, мм	Расход при пожаре, л/с	Скорости (м/с) и потери напора (м) при пожаре,при принятом диаметре, V/h	Окончательный диаметр с  учетом пропуска пожарнного расхода
	Максимальное вопотребление	Транзит
1-2	48,85	76,3	280	112,4	1,86/5,32	315
2-3	10,00	25	200	44,14	2,09/14,04	200
3-4	26,48	25,15	200	32,56	1,57/15,4	200
4-5	6,57	36,67	225	38,65	1,47/10,8	225
6-5	7,08	40,97	225	10	0,376/0,51	225
7-6	6,64	20	180	9,56	0,564/1,56	180
8-7	20,90	24,41	200	23,8	1,14/7,97	200
8-9				59,89	1,83/15,4	250
1-8	40,38	36,64	250	16,59	0,81/2,33	200
2-9	43,59	40,49	225	26	1,24/5,51	200
9-4				53	1,62/12,32	250
9-6	20,00	26,36	200	20	0,95/5,77	200
1-н.ст.	132,66	132,66	355	250,73	2,58/6,55	355

 

5.3    Гидравлическая увязка  кольцевой сети

Увязка кольцевой сети - это процесс нахождения действительных расходов по участкам сети при уже принятых диаметрах. При действительных расходах соблюдается условие баланса потерь напора во всех кольцах , то есть алгебраическая сумма потерь напора в любом кольце равна нулю. При этом потери на участках сети с движением воды по часовой стрелке принимаются положительными, а против часовой - отрицательными.

После предварительного потокораспределения не равна нулю, а равна некоторой величине , которую называют невязкой.

Увязку ведем до , для отдельного кольца и для объемлющего контура, а при пожаротушении, соответственно, и .

Потери напора для каждого  участка определяем по формуле

,                                                     (27)

где S - сопротивление участка, равное

,                                                      (28)

где А - удельное сопротивление участка, определяем по [7] в зависимости от материала труб, для расходов, л/с;

       к - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды.

       l - длина участка, м.

Увязку производим в  следующей последовательности

1. По диаметрам и длинам линий подсчитываем сопротивление S всех линий без учета К, (то есть ).Определяем потери напора при первоначальном потокораспределении на каждом участке
2. Определяем невязку в кольце и сравниваем ее с допустимой.
3. Если невязка превышает допустимую, то определяем поправочный расход по формуле

  ,                                               (29)

где - арифметическая сумма произведений полных гидравлических сопротивлений и расходов по участкам, входящих в кольцо.

Поправочному расходу  придается направление, обратное знаку невязки, на что указывает знак минус в формуле.

4. Определяем новые расходы (исправленные) на участках 
кольца с учетом поправочного расхода

,                                                         (30)

где q_i-1 - расчетный расход на участке при предыдущем потокораспреде-лении.

Знак плюс соответствует участкам сети с направлением движения воды, совпадающим с направлением поправочного расхода, минус - несовпадающим с направлением поправочного расхода

Исправленный  расход на участках сети общих для  смежных колец, находят с учетом поправочных расходов смежных колец, каждый со своим знаком.

5. По исправленным расходам определяем  новую невязку потерь напора в каждом кольце.

Все операции повторяются до тех пор, пока невязка в каждом кольце не станет равной или меньшей допустимой.

По последнему расчетному расходу  на участках определяем по [7] скорость воды в трубах, поправочный коэффициент К к расчетным значениям А, уточненные потери напора с учетом К и итоговое значение невязки для всех колец и по наружному контуру.

Расчеты производим в табличной форме (таблица 6).

По результатам гидравлического  расчета составляем окончательные расчетные схемы (рисунок 3), на который указывают окончательные параметры l, d, q, h, v всех участков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6б – Гидравлический расчет водопроводной сети в час  транзита

Номер участка	Длина l, м	Диаметр d,мм	Расход  q, л/с	Потери  напора h, м	Скорость  v, м/с
1-2	540	280	83,1	3,1	1,3
1-8	1100	204	28,9	4,1	0,9
2-3	600	164	42,6	14,3	2,0
2-9	1100	204	29,7	4,3	0,9
3-4	1100	164	7,6	1,0	0,4
4-5	1000	184	19,1	2,9	0,7
6-5	600	184	23,4	2,5	0,9
7-6	540	147	13,2	2,4	0,8
8-7	1000	164	17,6	4,4	0,8
9-6	1000	164	15,6	3,5	0,7

 

 

Таблица 6в – Гидравлический расчет водопроводной сети в час  пожара

Номер участка	Длина l, м	Диаметр d,мм	Расход  q, л/с	Потери  напора h, м	Скорость  v, м/с
1-2	540	280	109,3	5,2	1,8
1-8	1100	204	63,0	18,4	1,9
2-3	600	164	36,6	10,7	1,7
2-9	1100	204	57,4	15,3	1,8
3-4	1100	164	25,1	9,5	1,2
4-5	1000	184	29,4	6,5	1,1
5-6	600	184	19,3	1,8	0,7
7-6	540	147	12,4	2,1	0,7
8-7	1000	164	26,6	9,6	1,3
8-9	540	164	16,8	2,2	0,8
9-4	600	164	24,2	4,8	1,1
9-6	1000	164	26,5	0,6	1,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шифр: L; d; q; h; V                                                                                                                                                                                                                 Рис. 3а – Окончательная расчетная схема, в час максимального водопотребления

 

Шифр: L; d; q; h; V

Рис. 3б – Окончательная расчетная  схема, в час транзита

 

 

 

 

Шифр: L; d; q; h; VРис. 3в – Окончательная расчетная схема, в час пожара

 

6 Определение свободных  и пьезометрических напоров в сети

6.1  Свободный и пьезометрический  напоры в час максимального  водопотребления

Все расчеты по определению  напоров ведем на расчетной схеме  (рисунок 5), на которой указаны все узловые точки, включая насосную станцию и башню, направления движения воды и потери напора на участках сети, включая водоводы. В узлах сети проставляем отметки земли и вычисленные свободные и пьезометрические напоры.

Расчеты производим в следующем  порядке:

1. Выбираем диктующую точку.
2. Определяем требуемый свободный напор, зависящий от этажности застройки по [ 1, п.2.26].
3. Вычисляем пьезометрический напор в диктующей точке, который определяется по формуле

, (31)

где Н^д_п – пьезометрический напор в диктующей точке,

      Н^д_св – свободный напор в диктующей точке,

       z^д – отметка земли.

4.  Определяем пьезометрические  напоры во всех остальных точках сети Н_п

, (32)

где Нⁱ_п - пьезометрический напор в предыдущей точке;

       h - потери напора на участке. Знак потерь зависит от направления потока на участке.

5. Вычисляем свободные напоры во всех узлах сети

.                                                             (33)

6. Вычисляем пьезометрические и свободные напоры у насосной станции и водонапорной башни.

6.2   Свободный и пьезометрический напоры в час транзита (минимального водопотребления)

В этот час диктующей  точкой будет водонапорная башня. Свободный напор в башне складывается из высоты ствола башни  . Н^б_ств, определенного для часа максимального водопотребления и максимального слоя воды в баке – Н₀.

Определяем пьезометрический напор  в месте установки башни и далее пьезометрические и свободные напоры во всех точках сети и у насосной станции.

6.3   Свободный и пьезометрический напоры в час пожара

Свободные и пьезометрические напоры в этот час определяем из условия  обеспечения необходимого свободного напора при пожаротушении, принимаемого по [1, п.2.29, 2.30]. За диктующую принимаем точку возможного возникновения пожара, самая неблагоприятная в высотном отношении и наиболее удаленная. Все расчеты выполняются в последовательности аналогичной часу максимального водопотребления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      

Рис. 4а – Расчетная схема  определения напоров, для часа максимального  водопотребления

                      

Рис. 4а – Расчетная схема  определения напоров, для часа максимального  водопотребления

 

                      

Рис. 4б – Расчетная схема  определения напоров, для часа транзита

 

 

                      

Рис. 4в – Расчетная схема  определения напоров, для часа пожара

 

                      

Рис. 4б – Расчетная схема  определения напоров, для часа транзита

 

 

                      

Рис. 4в – Расчетная схема  определения напоров, для часа пожара

 

7  Определение напора насоса

Напор насоса определяем через пьезометрический напор у насосной станции и для проверки через свободный напор в диктующей точке. Напор насосов должен обеспечить в час максимального водопотребления необходимый свободный напор в диктующей точке, в час транзита - поступление воды в бак водонапорной башни.

Час максимального водопотребления

,                                       (34)

где h_н.ст. - потери напора в коммуникациях насосной станции, м, принимается 2-3;

      z^РЧВ_пож- отметка неприкосновенного пожарного запаса в РЧВ.

.

Через диктующую точку

,                                     (35)

где h_с - сумма потерь напора в сети от ее начала до диктующей точки;

      h_в - потери напора в водоводах.

.

Час транзита

.

Через диктующую точку

.

Час пожара

.

Через диктующую точку