Изчисляване на диаметрите на тръбите в участъци от водопроводната мрежа
Диаметърът d на всеки участък от водопроводната мрежа се определя въз основа на прогнозния дебит на този участък. От курса на хидравликата е известна една от основните формули на хидродинамиката, която свързва площта на свободното сечение на потока на флуида, средния дебит на флуида и дебита. Тази формула изглежда така:
където Q е дебитът на течността; V е средният дебит; u - площта на свободното сечение на потока.
За тръбопровод, работещ с пълна свободна площ и преминаващ през себе си, прогнозният дебит qcalc. тази формула може да се напише в следната форма:
откъдето диаметърът ще бъде равен на:
където dр - диаметър, получен чрез изчисление, m; qcalc. - прогнозен дебит на площадката, m3/s, V - скорост на водата в тръбопровода, m/s. Както се вижда от анализа на получената зависимост за даден изчислен дебит qcalc. размерът на диаметъра може да бъде различен в зависимост от това каква ще бъде приетата скорост на движение на водата в тръбопровода. Изборът на тази скорост зависи от икономически фактори, главно от цената на тръбите и тяхното полагане, както и от цената на енергията, изразходвана за повдигане и транспортиране на вода. С увеличаване на скоростта диаметрите намаляват, а оттам и разходите за изграждане на мрежата. Това обаче увеличава загубата на налягане в мрежата и следователно изисква повече мощност на помпата и по-висока височина на водната кула. С намаляване на скоростта диаметрите се увеличават, а оттам и разходите за изграждане на мрежата. В същото време е възможно такова нежелано явление като затлачване на тръбопровода, т.е. утаяване на суспендирани частици (тиня, песъчинки, ръжда и др.) от течността, борбата с която ще изисквадопълнителни разходи. В този случай обаче загубите на налягане в мрежата намаляват и следователно мощността на помпите и височината на водната кула ще намалеят.
Ето защо при определяне на диаметрите на тръбите на водопроводната мрежа трябва да се вземат такива скорости, които при дадени местни условия да осигурят най-технически и икономически изгодно решение, обхващащо целия комплекс от водоснабдителни съоръжения. Такива скорости се наричат оптимални.
Оптималните скорости, използвани в проектантската практика, бяха разкрити в резултат на анализ на голям брой завършени проекти за водоснабдителна мрежа, където тези скорости бяха оправдани при сравняване на различни варианти. За участъци от разпределителната мрежа могат да се препоръчат следните оптимални скорости:
| Диаметър на тръбата, мм | До 400 | 400 - 600 | 700 и повече |
| Оптимална скорост, m/s | 0,6-1,1 | 1-1.3 | 1-2 |
По този начин, когато се определя диаметърът на тръбопровода, на първия етап оптималната скорост се определя на 1 m / s. Изчисленият диаметър се закръгля до най-близкия стандартен и действителната скорост в участъка на тръбопровода се определя по формулата:
където Vd е действителната скорост в участъка, m/s, qcalc. - прогнозен дебит на площадката, m3/s; dst - приет стандартен диаметър на тръбата, m.
Определяне на общата загуба на налягане в участъци от водопроводната мрежа. Покажете на конкретни примери изчисляването на загубата на налягане (за 2-4 примера, които се вземат самостоятелно от ученика).
Съпротивлението, което възниква, когато флуидът се движи в тръбопроводите, се нарича хидравлично съпротивление. Те могат да бъдат разделени на два вида:
- съпротивление по дължината на потока; -местно съпротивление.
За преодоляване на тези съпротивления се изразходва определена част от енергията, която обикновено се нарича загуба на напор.
В съответствие с класификацията на хидравличното съпротивление и загубата на налягане се разделят на:
- загуба на налягане по дължината на потока; - локални загуби на налягане.
Загубата на напор по дължина може да се определи по формулата на Дарси-Вайсбах или както се нарича още първата водопроводна формула:
където hl - загуба на напор по дължината, m; l - коефициент на триене; l е дължината на изчисления участък от тръбопровода, m; d - диаметър на участъка на тръбопровода, m; V е скоростта на движение на водата в изчислената зона, m/s; g - ускорение на свободно падане, m/s.
Въпреки това, когато се изчисляват тръбопроводи, е много по-удобно да се използва втората формула за водоснабдяване, за да се изчисли загубата на налягане по дължината, която след някои трансформации следва от първата формула за водоснабдяване. Втората водопроводна формула е:
където hl - загуба на напор по дължината, m; A - специфично съпротивление на тръбопровода, (s / l) 2; qcalc. - прогнозен дебит на обекта, l / s; l - дължина на изчисления участък, m; k - коефициент на скорост, който се определя в зависимост от действителната скорост на водата в тръбопровода.
Нека изясним физическия смисъл на съпротивлението на тръбопровод А, който е включен във втората водопроводна формула. Съпротивлението е загубата на налягане, която възниква в тръбопровод с дължина 1 m при преминаване на единичен поток. Специфичното съпротивление на тръбопровода е размерна стойност. Ако водният поток в тръбопровода qcalc. изразено в l/s, A има размерността (s/l) 2, ако qcalc. дадено в m3/s, тогава А се приема в (s/m3)2.
Стойността на специфичното съпротивление на тръбите се взема в зависимост от диаметъра на тръбопровода и материала на тръбите.
загубиналягане от локален характер се определят по формулата:
където hм - локални загуби на налягане, m; o - коефициент на местно съпротивление; V - скоростта на водата зад местното съпротивление, m/s; g - ускорение на свободно падане, m/s.
Въпреки това, поради големия брой и разнообразие от видове локални съпротивления във водопроводната система, ще е необходима продължителна работа за определяне на загубата на налягане в тях. Следователно проучванията показват, че големината на загубата на налягане в местното съпротивление на разпределителната мрежа може да се вземе предвид като процент от загубата на налягане по дължината. При изчисляване на външни разпределителни мрежи стойността на локалните загуби трябва да се приема като 10% от загубата на налягане по дължината. След това, чрез въвеждане на коефициент b, равен на 1,1, е възможно да се определи общата загуба на налягане в участъка на тръбопровода, като се използва втората водопроводна формула. Формулата ще изглежда така:
където b е коефициент, който отчита загубите на налягане в местните съпротивления.
При определяне на загубата на налягане е необходимо да се стремите във всяка секция тяхната стойност да не надвишава 5 m, в противен случай диаметърът на тръбопровода трябва да се увеличи.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо