Гидравлический расчет трубопроводов от точки 1 до точки 6
На данном отрезке сети имеются тупиковые и кольцевые участки, конфигурация которых зависит от номера варианта (если в таблице А исходных данных в строке, соответствующей второй цифре номера варианта, длина участка не указана, этот участок исключается из общей схемы сети).
Перед началом расчета необходимо определить направление движения жидкости на кольцевом участке, то есть найти "точку схода", к которой жидкость притекает с двух сторон. Для приведенной схемы такой точкой является точка 6.
Кольцевой участок в зависимости от варианта условно преобразуется в 2 тупиковых, для чего т.6 делится на т.6'и т.6''. При этом расход воды на участке 6-7 делится на неравные части с таким условием, чтобы суммы расходов по условным участкам от т.2 до т.6 были примерно равны:
- для вариантов, имеющих вторую цифру "1, 5, 9"
Q6' = (Q5 + Q6'')
- для вариантов, имеющих вторую цифру "2, 3, 6, 7"
(Q3 + Q4 + Q6') = (Q6'' + Q5)
- для вариантов, имеющих вторую цифру "4, 8"
(Q6' + Q4) = (Q5 + Q6'')
Значения Q6' и Q6'' определяются из совместного решения приведенных уравнений и уравнения
Q6' +Q6'' = Q6-7
После решения данных систем расчетные формулы принимают вид:
- для вариантов, имеющих вторую цифру "1, 5, 9"
Q6' = [Q6-7 + Q5]/2 [м3/с]
- для вариантов, имеющих вторую цифру "2, 3, 6, 7"
Q6' = [Q6-7 + Q5 - Q3 - Q4]/2 [м3/с]
- для вариантов, имеющих вторую цифру "4, 8"
Q6' = [Q6-7 + Q5 - Q4]/2 [м3/с]
- для всех вариантов
Q6'' = Q6-7 - Q6' [м3/с]
Определение расчетных расходов
Для всех вариантов
Q1-2 = Q3 + Q4 + Q5 + Q6-7 [м3/с]
Определение расчетных и стандартных диаметров трубопроводов, уточнение скоростей потока и определение потерь напора по длине выполняется по тем же формулам, что и для участка от т. 6 до тт. 8,9,10.
Расчеты сводятся в таблицу 8. Значения Q6', Q6'' записываются перед таблицей.
Определение разности потерь напора по длине на кольцевом участке
После расчета потерь на участках необходимо проверить правильность предложенного разделения расхода воды на участке 6-7. Должно соблюдаться условие, что разность суммарных потерь от т.2 до т.6 по получившимся после преобразования ветвям по абсолютной величине не должна превышать 0,5 метра (IdhI<=0,5 м).
Величина разности потерь рассчитывается по следующим зависимостям:
- для вариантов, имеющих вторую цифру "1, 4, 5, 8, 9"
dh = (h2-5 + h5-6) – h2-6 [м]
- для вариантов, имеющих вторую цифру "2, 6"
dh = (h2-3 + h3-4 + h4-6) – h2-6 [м]
- для вариантов, имеющих вторую цифру "3, 7"
dh = (h2-3 + h3-4 + h4-6) – (h2-5 + h5-6) [м]
Расчеты сводятся в таблицу 9.
Если условие не выполняется, необходимо постепенно, не перескакивая через несколько значений, увеличивать стандартный диаметр наиболее нагруженного участка ветви, имеющей большую сумму потерь по длине, до достижения заданной величины разности потерь.
Определение потребного начального напора
Для определения потребного напора необходимо определить диктующую точку, то есть потребителя, имеющего наибольшую сумму свободного напора, геодезической высоты и потерь напора от насоса (т.1) до потребителя. Очевидно, что это точка из числа наиболее удаленных.
Нрасч8(9,10) = z8(9,10) + Нсв + h1-8(9,10) [м]
Потери напора от насоса (т.1) до потребителя вычисляются по кратчайшему маршруту:
- для вариантов, имеющих вторую цифру "1, 2, 4, 5, 6, 8, 9"
hсум = h1-2 + h2-6 + h6-7 + h7-8(9,10) [м]
- для вариантов, имеющих вторую цифру "3, 7"
hсум = h1-2 + h2-5 + h5-6 + h6-7 + h7-8(9,10) [м]
При расчете данных величин потери напора на кольцевом участке следует принимать с учетом изменения диаметров, принятых для достижения заданной разности потерь.
Расчетная зависимость получается из решения уравнения Бернулли для т.1 и диктующей точки. При расчете длинных трубопроводов скоростными напорами в начальной точке и на выходе пренебрегают, то есть считают V1=0 и V8(9-10)=0. В результате уравнение Бернулли принимает вид:
но
,
следовательно
Hнач = Hсв + (z8(9,10) - z1) + h1-8(9,10) [м]
По техническим условиям начальный напор не должен превышать 25 метров. Если это не выполняется, необходимо уменьшать суммарные потери напора от начальной точки до диктующей путем увеличения стандартного диаметра трубопровода на наиболее нагруженном участке. Диаметр необходимо увеличивать постепенно, не перескакивая через несколько стандартных значений, при этом после каждого изменения уточняется диктующая точка и рассчитывается новое значение начального напора.
По возможности следует избегать изменения диаметров трубопроводов на участках от т.2 до т.6, так как в этом случае нарушится условие заданной разности потерь напора на кольцевом участке. Если требуемая высота напорной башни не может быть обеспечена без изменения диаметров на этих участках, то вычисления по правильности расчета кольцевого участка необходимо повторить.
Расчеты сводятся в таблицу 10.
Построение пьезометрической линии
Это графическая зависимость, иллюстрирующая изменение пьезометрического напора гидравлической системы от т.1 до диктующей точки (т.т. 8,9,10) по кратчайшему пути.
Пьезометрический напор в т.1 равняется сумме геодезической отметки начальной точки и начального напора. Пьезометрические напоры в последующих точках вычисляются как разность напора в предыдущей точке и потерь напора на участке между этими точками. Величины напоров записываются около узловых точек пьезометрической линии. Пьезометрический напор в диктующей точке должен равняться сумме свободного напора и геодезической отметки диктующей точки, величины которых заданы в исходных данных.
-
Таблица 3 - Исходные данныедля задания 2
Первая цифра номера варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Материал труб
сталь
чу-гун
плас-тик
асбо-цем.
сталь
чу-гун
плас-тик
асбо-цем.
сталь
Вторая цифра номера варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Длины участков, метры
1-2
100
50
40
25
100
50
40
25
100
2-3
1100
1000
1100
1000
1100
1000
1100
1000
1100
3-4
600
550
600
-
600
550
600
-
600
4-6
-
950
1000
1050
-
950
1000
1050
-
2-6
700
850
-
750
700
850
-
750
700
2-5
800
-
750
820
800
-
750
820
800
5-6
800
850
750
800
800
850
750
800
800
6-7
400
300
430
340
400
300
430
340
400
7-8
600
450
550
650
600
450
550
650
600
7-9
1500
1300
1200
1100
1500
1300
1200
1100
1500
7-10
2000
1500
1700
1600
2000
1500
1700
1600
2000
Третья цифра номера варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Номера вопросов
1,18
2,10
3,11
4,12
5,13
6,14
7,15
8,16
9,17
Равномерно-распределенный расход q = 0,005 л/с на пог. метр
Свободный напор в узловых точках Нсв = 5 м
Геодезические отметки узловых точек:
z1 = 0 м
z8 = 4 м
z9 = 6 м
z10 = 8 м
Таблица 4 - Ср. суточные нормы потребления воды, м3/сутки
Потреби-тель №3
Потреби-тель №4
Потреби-тель №5
Потреби-тель №8
Потреби-тель №9
Потреби-тель №10
50
200
150
100
250
300
-
Таблица 5 - Стандартные диаметры и удельные сопротивления трубопроводов
Стальные
Чугунные
Пластмасс.
Асб.- цемент.
d, м
А
d, м
А
d, м
А
d, м
А
0,350
0,3731
0,350
0,4365
0,280
2,459
0,350
0,4342
0,300
0,8466
0,300
0,9485
0,250
4,454
0,300
0,9140
0,250
2,187
0,250
2,528
0,225
7,715
0,250
2,2270
0,200
6,959
0,200
8,092
0,200
14,26
0,200
6,8980
0,175
20,79
0,150
37,11
0,180
24,76
0,150
31,55
0,150
30,65
0,125
96,72
0,160
45,91
0,100
187,70
0,125
76,36
0,100
311,70
0,140
91,62
0,100
172,9
0,125
166,70
0,110
323,90
0,090
926,80