Основные теоретические положения

Основная задача гидравлического расчета –определение потерь напора на преодоление сил трения (потерь по длине) и местных сопротивлений (изменение направления и сечения потока, запорно-регулирующая арматура). При расчете длинных трубопроводов, где определяющими являются потери по длине, потерями на местных сопротивлениях обычно пренебрегают.

Основной расчетной зависимостью для определения потерь по длине является формула Дарси-Вейсбаха:

где: L, d – длина и диаметр трубопровода;

V – скорость потока;

 – коэффициент гидравлического трения, зависит от свойств жидкости, материала трубопровода (шероховатости стенок) и режима течения (числа Рейнольдса).

Однако при высокой степени турбулизации потока, что соответствует квадратичной области сопротивления и режиму течения в большинстве систем водоснабжения, число Рейнольдса не влияет на величину коэффициента. Кроме того, скорость потока зависит от расхода и площади поперечного сечения трубопровода. Поэтому для стандартных диаметров трубопроводов из различных материалов были рассчитаны удельные сопротивления, то есть сопротивления движению потока на единице длины при единичном расходе:

Значения А приводятся в справочниках по гидравлическим расчетам. В результате формула для расчета потерь преобразуется к виду:

где:  – коэффициент, учитывающий скорость потока и материал трубопровода.

Однако величина коэффициента близка к единице и в некоторых случаях его не применяют.

Расчетная схема и методика расчета

Q₉

Рисунок10 – Расчетная схема

Определение расчетных расходов воды

Определение максимальных суточных расходов воды

[м³/сут]

где: α_сут=1,3 – коэффициент суточной неравномерности потребления воды;

Q – среднесуточная норма потребления [м³/сутки], определяется из таблицы Б исходных данных.

Определение максимальных часовых расходов воды

[м³/час]

где: _час=2,5 – коэффициент часовой неравномерности потребления воды.

Определение максимальных секундных расходов воды

[м³/с]

Расчеты сводятся в таблицу 6.

Гидравлический расчет трубопроводов

от точки 6 до точек 8, 9, 10

Определение расчетных расходов на участках

[м³/с]

[м³/с]

[м³/с]

где: α_экв=0,55 – коэффициент учета неравномерности распределения расхода по длине трубопровода;

q=0,005 – равномерно-распределенный расход [л/с на пог. метр];

L_7-10 – длина участка 7-10 [м], определяется из таблицы А исходных данных, номер строки соответствует второй цифре номера варианта.

Определение расчетных диаметров трубопроводов

Задаются расчетной скоростью потока в пределах (0,2…1,5) м/с. Пусть V_расч=1м/с. Из уравнения постоянства расхода можно получить расчетную формулу:

Откуда

[м]

Определение стандартных диаметров трубопроводов и уточнение скоростей потока

Принимается ближайший больший стандартный диаметр, при этом должно соблюдаться условие d_ст>=0,1 м (для пластмассовых труб d_ст >= 0,09 м).

[м/с]

При дальнейших расчетах диаметры, скорости потока и удельные сопротивления трубопроводов на участках могут корректироваться для уменьшения потерь напора.

Определение потерь напора по длине

Режим течения в трубопроводах считают турбулентным, поэтому:

где: А – удельное сопротивление, определяется из таблицы В исходных данных;

Lуч – длина участка [м], определяется из таблицы А исходных данных, номер строки соответствует второй цифре номера варианта.

Расчеты сводятся в таблицу 7.