Расчет тупиковой и кольцевой сети

 

 

б) Определение расчетных секундных расходов.

 

Для расчета секундного расхода воды следует учитывать, что одни водопотребители работают круглосуточно, а другие - неполные сутки. Населенный пункт, пассажирское здание, локомотивное депо действуют круглосуточно. Неполные сутки работают краны для заправки пассажирских вагонов, а также не круглосуточно производится поливка улиц и зеленых насаждений.

Секундный расход круглосуточно работающих пунктов водопотребления определяется в л/с по формуле:

 

 

 

где – коэффициент часовой неравномерности, учитывающий колебания расходов воды в течение суток, следует принимать для локомотивного депо, промышленного предприятия ,  для пассажирского здания и населенного пункта ;

– суточный расход воды в сутки наибольшего водопотребления в ;

      86400 – количество  секунд в сутках.

 

Расчетные секундные расходы периодически действующих пунктов водопотребления вычисляют в л/с по формуле:

 

 

 

где – расход воды пунктом водопотребления в за промежуток времени Т, ч;

      3600 – количество  секунд в часе.

Продолжительность работы поливочных кранов принимают 6 ч. В сутки, время заправки состава из 15 вагонов – 0,2 ч.

 

Секундный расход круглосуточно работающих пунктов водопотребления:

 

Пассажирское здание:   Локомотивное депо:   Населенный пункт:   Промышленное предприятие:

Расчетные секундные расходы периодически действующих пунктов водопотребления:

Рассчитаем время заправки 232 вагонов:

232 : 15 · 0,2  = 3,09 ч

Заправка вагонов:   Поливка улиц и зеленых насаждений:

в) Подготовка магистральной сети к гидравлическому расчету.

Для расчета водопроводной сети необходимо наметить расчетную схему подачи воды из сети потребителям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная схема подачи воды потребителям

 

При расчете сети ее разбивают на отдельные участки. Начальные и конечные точки каждого участка обозначают номерами и называют их узлами, а расстояние между ними- расчетными участками. Узлы назначаются во всех точках где имеются сосредоточенные расходы. Сосредоточенными расходами называется расход воды отдельными крупными потребителями.

При расчете населенного пункта принимают упрощенную схему водоразбора, считая, что вода расходуется  равномерно на всем протяжении водопроводной сети, т.е. чтона каждом погонном метре трубопровода в любой его части разбирается в течение одной секунды одинаковое количество воды. Расчет приходящий на один погонный метр называется удельным расходом.

Удельный расход определяется в л/с на 1 пог.м по формуле:

 

где – максимальный секундный расход воды на нужды населения, л/с;

 – секундный  расход на поливку, л/с;

 – сумма  длин всех участков водопроводной  сети, м.

Сумма дли всех участков водопроводной сети, м:

  = 932,1 + 632,1 + 932,1+ 632,1= 3128,4 м

Рассчитываем удельный расход, л/с на 1 пог.м:

 

Зная удельный расход, можно определить расход воды, забираемый на каждом расчетном участке, или так называемый путевой расход, л/с:

 

гдеl – длина участка, м; 

 

Таблица 2

Номер участка	Длина участка l, м	Удельный расход   qуд , л/с на 1 пог.м.	Путевой расход , л/с
3 – 4	932,1	0,0756	70,467
4 – 5	632,1	0,0756	47,787
5 – 6	932,1	0,0756	70,467
6 – 3	632,1	0,0756	47,787

 

Проверка правильности вычисления путевых расходов производится по формуле:

 

 

Проверка: 

 

Далее равномерно распределенные путевые расходы заменяют сосредоточенными расходами. Сосредоточенный расход в каждом узле сети будет равен полусумме путевых расходов всех участков примыкающих к данному узлу.

 

Но так как в каждом узле сети имеется ещё сосредоточенный расход, то общий расход воды, забираемый в узле,

 

 

Таблица 3.

Номер узла	Номера прилегающих к узлу участков	Сумма путевых расходов на прилегающих участках , л/с	Сосредоточенный расход, , л/с	Узловой расход , л/с
3	3 – 6 ;   3 – 4	118,254	-	59,127
4	3 – 4;    4 – 5	118,254	18,45	77,577
5	5 – 4;    5 – 6	118,254	29,42	88,547
6	5 – 6;    6 – 3	118,254	46,125	105,252

 

Вычисленные значения узловых расходов наносим на расчетную схему водопровод-ной сети:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) Определение диаметров водопроводной сети.

 

Подача транзитных  расходов для питания удаленных районов и для более крупных водопотребителей должна производиться кратчайшим путем.

Задавшись направлением движения потоков воды по отдельным участкам кольца, намечают так называемую «точку встречи» потоков, ту точку, к которой вода попадает с двух противоположных направлений. В нашем случает такой «точкой встречи» является точка 5.

Далее определяют расчетные расходы воды по участкам сети, исходя из условия, что суммарный приток воды к узлу со всех направлений равен сумме расчетных расходов участков, питаемых из данного узла, плюс расход воды, забираемый в данном узле, т.е.:

 

;      ;

 

;       .

 

где ; ; – расчетные расходы воды соответственно на участках                 сети 3 – 4; 4 – 5; 3 – 6; 5 – 6;

; ; – узловые расходы воды в точках 4, 5, 6.

 

;      ;

;       .

 

д)Гидравлический расчет сети на случай максимального водозабора.

 

При питании водопроводной сети из водонапорной башни сеть рассчитывают на случай подачи воды в момент максимального хозяйственного водозабора, когда потери напора в сети имеют наибольшую величину.

Гидравлический расчет сводится к определению потерь напора в сети. Зная расчетные расходы воды на участках и диаметры труб, пользуясь таблицей Шевелева, определяем потери напора на единицу длины трубопроводаi и далее вычисляем потери напора на всем участке. Результаты записываем в таблицу 4.

 

h= i·l,

 

гдеi- потери напора на единицу длины трубопровода или гидравлический уклон;

l – длина расчетного участка.

Затем вычисляем потери напора на участках, где движение воды осуществляется по часовой стрелке:

 

= ,

 

и против часовой стрелки:

= ,

 

где,, – потери напора соответственно на участках 3 – 4, 4 – 5, 3 – 6,          5 – 6.

 

Если расчетные расходы в ветвях кольца намечены правильно, то сумма потерь напора при движении воды по часовой стрелке должна быть равна сумме потерь напора против часовой стрелке или

 

= .

 

Условие равенства потерь напора в ветвях кольца, также, может быть выражено так:

= 0

 

или в большем виде

= 0

 

     Таблица 4

Номер участка	l, м	d, мм	Предварительное распределение расходов
			q, л/с	i	h= i·l, м
3 – 4	932,1	300		5,92*	5,518
4 – 5	632,1	200		14,1*	8,913
3 – 6	932,1	400		5,82*	5,425
6 – 5	632,1	200		14,1*	8,913

 

= 5,518 + 8,913 = 14,431

= 5,425+ 8,913 = 14,338

В виду того, что первоначальные расчетные расходы по линиям сети были назначены с гидравлической точки зрения произвольно, а диаметры подобраны по экономическим соображениям, чаще всего оказывается, алгебраическая сумма потерь напора в кольце по расчетам не равна нулю, чего не может быть в действительности. Это указывает на то, что расходы на участках сети при принятых диаметрах были установлены неверно. В таких случаях необходимо увязать кольцевую сеть, а именно найти такое распределение расходов по участкам сети, при котором алгебраическая сумма потерь напора в кольце равнялась бы нулю, или допустить некоторую погрешность, считая сеть увязанной, если алгебраическая сумма потерь напора в кольце не превышает величину невязки =0,3/0,5 м.

 

0,093.

 

В нашем, рассматриваемом случае алгебраическая сумма потерь напора не превышает величину невязки =0,3/0,5 м. В связи с этим сеть не нуждается в увязке.

 

е) Определение высоты водонапорной башни.

 

Высота водонапорной башни определяется по формуле:

 

 

 

где z – отметка земли в диктующей точке;

 – потребный  свободный напор в диктующей  точке;

- сумма потерь  напор в магистрали на пути  от водонапорной башни до диктующей  точки;

 – отметка  земли у водонапорной башни  в точке 3.

Величина водонапорной башни выбирается в зависимости от этажности застройки населенного пункта:

 

 

 

Следует учесть, что узел 4 снабжает водой предприятия и населенный пункт, расположенные по кольцу в районе точки 4 и в тоже время является источником питания тупиковой сети.

Для определения свободного напора в точке 4 следует сначала вычислить величину напора, необходимого для снабжения водой населенного пункта , питающегося от кольцевой сети , с учетом этажной застройки , и сравнить с  величиной напора , необходимого для питания тупиковой сети. И из этих двух значений выбрать наибольший напор. Он и будет считаться свободным напором в узле 4.

 

,

 

 

 

следовательно м.

Диктующей точкой является точка 4.

 

= 5,518+8,913+5,425+8,913=28,769.

z = = 134,6.

 

 

 

ж) Гидравлический расчет напорного водопровода.

 

Водовод  рассчитывается на пропуск максимального суточного расхода по всем линиям. Секундный расход по одной линий определяется в л/с по формуле:

 

 

 

где – максимальный суточный расход, ;

T – продолжительность работы насосов в сутки, ч; (2223 ч)

n- число линий водопровода

 

 

 

Зная секундный расход и руководствуясь экономически наивыгоднейшей скоростью, по таблице Шевелева, определяем диаметр трубопровода. Записываем полученные данные в таблицу 5:

 

 

Таблица5

Расход q,л/с	Диаметр d,мм	Скорость ν, м/с	Гидравлический уклонi
	450	1,22	0,00429

 

 

з) Определение требуемых подачи и напора насосов станции II подъема, подбор типа насосов.

 

Требуемая суммарная производительность насосов равна максимальному секундному расходу всех линий водовода.

 

 

Требуемый напор насоса определяется по формуле:

 

 

где геометрическая высота подачи воды;

 потери напора  в одной из параллельных линий  водовода.

Геометрическая высота подачи вычисляется по формуле:

 

 

где отметка земли у водонапорной башни (точка 3);

 

высота башни;

 высота бака  башни, принимается от 4 до 5 м;

 отметка уровня  воды в подземном резервуаре (точка 1).

 

 

 

Потери напора в водоводе определяются для одной линии при максимальном расчетном расходе по этой линии по формуле:

 

 

где i – потери напора на единицу длины водовода, определяемый по расходу, экономически наивыгоднейшей скорости и диаметру;

l - длина одной линии водовода;

       1,1 –  коэффициент, учитывающий величину  местных сопротивлений и сопротивлений  всасывающей линии.

 

 

.

 

Насос подбирается по каталогу в зависимости от требуемых расходов qтр  и напора Hтр или по свободному графику основных технических данных центробежных насосов.