3.1 Методика розрахунку внутрішніх водопроводів

Гідравлічний розрахунок внутрішніх водопроводів.

Водопровід - це напірна система. Вода може переміщатися в будь-якому напрямі під впливом різниці натисків, від більшого натиску до меншого натиску. При русі води в трубах відбуваються два види втрат натисків:

- лінійні втрати натиску (на прямих ділянках труб);

- місцеві втрати натиску (на поворотах, трійниках і т.д.).

Загальні (сумарні) втрати натиску складаються із суми лінійних і місцевих втрат натиску.

Втрати натиску розраховують по спеціальних гідравлічних формулах. У загальному випадку втрата натиску Н, м, може бути розрахована по формулі Вейсбаха:

, (3.1)

де ζ - коефіцієнт гідравлічного опору;

V - середня швидкість потоку в трубі, м/с;

g - прискорення вільного падіння, м/с².

У разі прямолінійної ділянки трубопроводу коефіцієнт гідравлічного опору ζ розраховується:

, (3.2)

де λ - коефіцієнт гідравлічного тертя;

l - довжина ділянки труби, м;

d - внутрішній діаметр труби, м.

Водопроводи зазвичай працюють в умовах турбулентного режиму течії. Тому коефіцієнт гідравлічного тертя λ може бути визначений по формулі Альтшуля:

, (3.3)

де Re - число Рейнольдса;

Δ - абсолютна шорсткість стінок трубопроводу. Наприклад, для старих сталевих труб Δ ≈1,5 мм.

Число Рейнольдса Re для напірних трубопроводів розраховують за формулою:

, (3.4)

де ν_в - кінематична в'язкість води, м²/с.

Наступним кроком гідравлічного розрахунку є визначення лінійних втрат натиску на кожній розрахунковій ділянці.

Місцеві втрати натиску можна визначати як долю лінійних втрат натиску.

Загальна втрата натиску на кожній ділянці трубопроводу холодного водопостачання може бути визначена за формулою:

, (3.5)

де i - гідравлічний ухил (безрозмірний), може бути знайдений, наприклад, по таблицях Шевелєва;

l - довжина ділянки трубопроводу, м;

k_l - коефіцієнт, що враховує долю місцевих втрат натиску. Наприклад, для господарсько-питного водопроводу В1 можна прийняти k_l=0,3.

У зовнішніх мережах водопроводу є гарантований натиск H_g. Його величина має бути не менше 10 м і не більше 60 м, вважаючи від верху водопровідної труби. Зазвичай в містах гарантований натиск знаходиться в межах 20-30 м водяного стовпа. Для водопостачання малоповерхових будівель часто вистачає гарантованого натиску, тобто додаткове підкочування насосами не вимагається. Для багатоповерхових будівель, навпаки, потрібно перевіряти потребу в насосах, що підвищують натиск.

Наявність насосу для підвищення натиску в мережі гарантована, якщо натиск насоса має позитивне значення за формулою:

, (3.6)

де H_тр - необхідний натиск для будівлі, який можна знайти як:

, (3.7)

де H_geom - геометрична висота від зовнішнього трубопроводу до найвищого приладу в будівлі;

H_B - втрата натиску на водомірах;

H_f - вільний натиск перед приладом (2-3 метри водяного стовпа);

∑H - сумарні втрати натиску в мережі внутрішнього водопроводу.

Методика розрахунку гарячого водопроводу.

Знаючи витрати змішаної води G_зм, л/год., при температурі споживання, можна підрахувати годинну витрату гарячої води G_г, л/год., у місцевої системи гарячого водопостачання у закладах ГРГ для кожної операції:

, (3.8)

де G_зм – максимальна годинна витрата змішаної води при температурі споживання, л/год.;

t_зм – температура змішаної води, ºС;

t_х – температура холодної води, приймається рівною 5 ºС;

t_г – температура гарячої води, приймається рівною 65...70 ºС.

Для підбору нагрівального пристрою необхідно знати максимальну годинну витрату гарячої води на підприємстві. Для її визначення будується графік витрат гарячої води за годинами доби для кожного цеху та для всього підприємства.

Для складання експлуатаційних кошторисів, заявок на паливо та калькуляції вартості продукції, що відпускається, витрата гарячої води з температурою, що дорівнює +65 ºС, на підприємствах ГРГ можна приймати без розрахунку:

- готування їжі, споживаної на підприємстві – 4 л на одну страву;

- готування страв, що відпускаються додому – 3 л на одну страву;

- витрата води водорозбірними точками технологічного обладнання або мийок у їдальнях, кафе, чайних – 250...300 л/год. на одну точку;

- витрата води кранами умивальників загального користування – 55...65 л/год. на кожний кран.

Розрахунок місцевих водонагрівачів полягає у визначенні поверхні нагрівання змійовика, а для ємнісного типу – і робочої ємності нагрівача.

Витрату теплоти для готування гарячої води можна визначити за формулою:

, кВт, (3.9)

де G_г – максимальна годинна витрата гарячої води, л/год.;

с – питома масова теплоємність, кДж/(кг∙ºС);

t_г – температура гарячої води, приймається рівною 65-70 ºС;

t_х – температура холодної води, приймається рівною 5 ºС.

Поверхня нагрівання водонагрівачів, F, м²:

, м², (3.10)

де – коефіцієнт теплопередачі теплоносія до води, що нагрівається, кВт/(м²·ºС);

∆t – розрахункова різниця температур теплоносія та води, що нагрівається.