4. Предварительное потокораспределение

Прежде чем приступить к гидравлическому расчету сети, производят первоначальное потокораспределение, в результате которого по всем участкам кольцевой сети намечают расчетные расходы воды, как по величине, так и по направлению.

Сначала на расчетной схеме водопроводной сети указывается направление движения потоков воды по расчетным участкам и определяется "точка встречи" потоков, к которой вода подается с двух противоположных направлений. Как правило, это наиболее удаленный узел на кольцевой сети относительно точки подачи воды в сеть.

При принятой схеме кольцой водопроводной сети "точка встречи" потоков намечается в узле 3.

Далее производится предварительное потокораспределение, в результате которого по всем участкам сети намечаются расчетные расходы воды с соблюдением условия "баланса воды в узле" – сумма расходов воды, притекающих к данному узлу, должна быть равна сумме расходов, вытекающих из данного узла (включая отбор воды в узле): .

Намечать распределение потоков воды по участкам сети следует с наиболее удаленного узла 3, при этом узловой расход q₃ делится на два и направляется по двум прилегающим расчетным участкам, л/с, т.е.:

.

Расчетные расходы на участках 1-2 и 1-4 составят:

, .

Проверка выполненных расчетов заключается в следующем:

Определенные таким образом расчетные расходы наносятся на участки расчетной схемы водопроводной сети (рис.3).

4. Гидравлический расчет кольцевой сети

Гидравлический расчет водопроводной сети производится для суток максимального водопотребления при подаче воды в сеть из водонапорной башни, когда потери напора в трубопроводе имеют наибольшую величину.

Цель гидравлического расчета – определение экономически наивыгоднейших диаметров труб водопроводной сети и потерь напора в трубопроводе.

Для определения диаметров труб на каждом расчетном участке используют «Таблицы для гидравлических расчетов водопроводных труб» Ф.А.Шевелева и А.Ф.Шевелева [3, 4], выдержки из которой приводятся в приложении указаний. При этом ориентируются на экономически наивыгоднейшие скорости движения воды по участкам м/с.

Для пропуска противопожарного расхода в случае пожара в населенном пункте независимо от величины расхода на участках сети диаметр труб водопроводной сети следует назначать не менее 100 мм.

Потери напора h на участках кольцевой сети определяются по формуле, м:

, (22)

где: – удельные потери напора по длине в м на 1 км; определяются по таблицам [3, 4] или приложению в зависимости от расхода на участке и принятом диаметре трубы;

– коэффициент, учитывающий местные сопротивления; принимается равным ;

– расчетная длина участка, км.

Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей выполняется в табличной форме (см.табл. 4).

Выравнивание потерь напора в кольце сводится к определению алгебраической суммы потерь напора на участках с движением воды по часовой стрелке, которые принимаются как положительные (со знаком «+»), и против часовой стрелки, которые принимаются как отрицательные (со знаком «–»).

Разница между положительными и отрицательными значениями потерь напора образует невязку , м:

. (23)

При значении абсолютной величины невязки м, принятое предварительное потокораспределение расходов по участкам отличается от действительного, т.е. водопроводная сеть не увязана.

Если невязка в кольце положительная (со знаком «+»), то участки сети с движением воды по часовой стрелке перегружены, а участки сети с движением воды против часовой стрелки недогружены. Если невязка отрицательная (со знаком «–») – наоборот.

Для нахождения действительного потокораспределения по расчетным участкам сети производят перераспределение ранее принятых расходов воды без изменения принятых диаметров труб. Для этого увеличивают расходы воды на недогруженных участках на величину и уменьшают расходы на перегруженных участках на такую же величину .

Величина увязочного расхода определяется по формуле, л/с:

, (24)

где: – средняя величина расхода воды для всех входящих в кольцо участков k, л/с:

, (25)

– абсолютная величина невязки по кольцу, м;

– сумма абсолютных величин потерь напора по кольцу, м:

. (26)

Вычислив увязочный расход , определяют новые расчетные расходы воды по каждому участку кольцевой сети для первого исправления, л/с:

, (24)

После корректировки расходов на каждом участке, не изменяя уже назначенных диаметров труб, по таблицам [3] или прил.1 указаний вновь определяют на расчетных участках сети удельные потери напора и потери напора и вычисляют . Исправление расходов на участках производится до тех пор, пока невязка в кольце не будет м. Только в этом случае водопроводная сеть считается увязанной, а гидравлический расчет законченным.

Все вычисления сводят в табл. 4.

Таблица 4

Гидравлический расчет кольцевой водопроводной сети

Номер участка	Длина участка, м	Предварительное потокораспределение					1-е исправление
		Расход q, л/с	Диаметр d, мм	Скорость V, м/с	Удельные потери напора на трение 1000i	Потери напора h=1000iКмсL,м	Увязочный расход Δq, л/с	Расход q1 испр=q±Δq л/с	Удельные потери напора на трение 1000i1 испр	Потери напора h1 испр=1000i1 испр КмсL,м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1 – 2
2 – 3
1 – 4
4 – 3

Среднее значение потерь напора в кольцевой сети при заданных исходных данных в настоящей работе не должно превышать 3÷5 м. Результаты гидравлического расчета в дальнейшем используются при определении высоты водонапорной башни и требуемого напора насосов НС-II.