2.2. Гидравлический расчет водопроводной сети

Целью гидравлического расчета водопроводной сети является определение экономически наивыгоднейших диаметров труб d, мм и потерь напора на ее участках h, м.

Гидравлический расчет водопроводной сети производится в следующей последовательности [ 1 ].

1. Составляется расчетная схема сети. Для этого магистральную сеть разбивают на расчетные участки с нанесением узлов (рис. 10).

Рис. 10. Расчетная схема для гидравлического расчета водопроводной сети.

Узлы сети намечают в точках отбора воды крупными потребителями, в местах устройства пересечений или ответвлений магистральных линий, в точке присоединения напорных водоводов с водонапорной башней.

2. Определяется удельный расход воды - расход, приходящийся на единицу длины сети (на 1 погонный метр). Удельный расход воды определяется для населения, полива улиц и зеленых насаждений, исключая расход воды отдельными крупными потребителями:

q_уд = , л/с на 1 п.м., ( 15 )

где Σl₁ – суммарная длина линий с односторонней отдачей воды (l_2-3); Σl₂ – суммарная длина линий с двухсторонней отдачей воды (l_1-2), принимается с коэффициентом 2.

3. Определяются путевые расходы воды - расход на каждом расчетном участке сети (равномерно распределенный расход воды):

q_пут = q_уд · l , л/с, ( 16 )

где l – длина расчетного участка, м.

Пример:

q_{пут (1-2)} = q_уд 2l_1-2;

q_пут(2--3) = q_уд l_2-3 и т.д.

4. Определяются узловые расходы воды - расход в каждом узле расчетной схемы:

q_узл = 0,5Σq_пут, л/с, ( 17 )

где Σq_пут - сумма путевых расходов воды, примыкающих к данному узлу, л/с.

Пример:

q₁ = 0,5(q_1-2 + q_1-5);

q₂ = 0,5(q_1-2 + q_2-3) и т.д.

5. Определяются сосредоточенные расходы воды крупными потребителями (например, промышленным предприятием, железнодорожным депо):

, л/с, ( 18 )

где q_п – расходы воды на единицу продукции, л/сут; N_п - количество выпускаемой продукции в сутки.

6. Проводится предварительное потокораспределение воды по расчетным участкам сети. Распределение потоков воды рекомендуется производить в направлении от конечных расчетных участков сети к начальным. С этой целью на сети определяется точка встречи потоков – узел, в котором узловой расход воды делится пополам и направляется по прилегающим расчетным участкам.

Пример:

Для схемы, представленной на рис. 10, точкой встречи потоков является узел 5, в котором узловой расход q₅ делится пополам, л/с:

q₅ = q₅^′ + q₅^{′ ′}

и направляется по прилегающим расчетным участкам сети, тогда:

q_4-5 = q₅^′ ;

q_1-5 = q₅ ^′′ ;

q_3-4 = q₅^′ + q₄ ;

q_2-3 = q₅^′ + q₄ + q₃ и т.д.

7. Определяются экономически наивыгоднейшие диаметры труб d (мм) и гидравлический уклон i. Эти величины принимаются по [ 7 ] с использованием расчетных расходов, полученных путем предварительного потокораспределения воды по участкам сети.

Определяются потери напора по длине на каждом расчетном участке сети:

h_l = i·l , м.вод.ст, ( 19 )

где i - гидравлический уклон, т.е. потери напора воды на 1-ом погонном метре сети.

Пример:

h_1-2 = i·l_1-2 ;

h_2-3 = i·l_2-3 и т.д.

Определяются общие потери напора воды на каждом расчетном участке с учетом потерь по длине и местных потерь напора в фасонных частях и арматуре:

h = h_l + h_м , м. ( 20 )

Для простоты и удобства расчета используется формула:

h = (1,05…1,1) i·l , м, ( 21 )

где 1,05…1,1 – поправочные коэффициенты, учитывающие местные потери

напора, принимаемые равными 5…10% от величины потерь по длине.

8. Производится увязка кольца сети по формуле:

0,5 м, ( 22 )

где Σh⁽⁺⁾ - сумма потерь напора на участках, расходы воды которых, направлены по часовой стрелке, м; Σh^(-) - сумма потерь напора на участках, расходы воды которых, направлены против часовой стрелки, м.

Пример:

Для схемы сети, представленной на рис. 10:

Σh⁽⁺⁾= h_1-2 + h_2-3 + h_3-4+ h_4-5;

Σh^(-) = h_{1 –5}.