2. Расчет трубопроводов и выбор насосов

2.1. При расчете всасывающих трубопроводов диаметры подбирают из следующих условий. Принимают не менее двух трубопроводов. При определении диаметра назначают скорость воды в трубопроводах в пределах 0.7-0.9 м/с при пропуске по каждой трубе половинного расхода. Но при определении потерь напора считают, что полный расход пропускается по одной трубе.

В примере 1 диаметр всасывающего трубопровода равен

м

Выбираем стандартный полиэтиленовый трубопровод внутренним диаметром 399 мм. При пропуске полного расхода скорость

V= 40,191/(3,140,399²)=1,52 м/с.

Коэффициент сопротивления = 0,01344 (1/1,52)^0,226 /0,399^0,226=0,015.

Потери напора при длине всасывающего трубопровода 30м и сумме коэффициентов местных сопротивлений составят

м.

Диаметры напорных трубопроводов определяют на основе экономического расчета.

От НС1 до очистных сооружений обычно прокладывают 2 или более трубопроводов. При двух трубопроводах по каждому из них пропускают половину расчетного расхода.

Чем больше диаметр, тем меньше потери напора и меньший расход электроэнергии на подачу воды; с другой стороны, больший диаметр требует больших затрат на строительство.

Наивыгоднейший диаметр трубопровода D_эк, м:

,

где Q – расход воды по одному трубопроводу, м³/с (в расчет берется

средний расход без учета пополнения пожарного запаса);

К, n, р – коэффициенты в формуле для гидравлического уклона [1]

i = K  Qⁿ / D^р, зависящие от материала труб и характера внутренней поверхности. Можно принимать n = 2, р = 5, К = 16λ /(π²  2g), где λ – коэффициент шероховатости [1];

ρ– плотность воды, ρ = 1000 кг/ м³; g = 9,81 м/с²;

α – коэффициент, учитывающий дополнительные потери на местные

сопротивления по длине трубопровода, α = 1,05 ... 1,1;

η – КПД насосов, предварительно можно принять η = 0,75 ... 0,8;

Ц – цена электроэнергии, руб/кВт-ч;

b – коэффициент, который учитывает стоимость строительства

трубопроводов различных диаметров.

Для нахождения коэф-фициента b необходимо обработать данные таблицы стоимости трубопроводов [2]. Например стоимость прокладки чугунных труб, в сухих грунтах на глубине 2м [2] (руб/м) приведена в табл. 1.

Таблица 1

Зависимость стоимости прокладки (тыс. Руб) от диаметра трубопровода

Диаметр D, м	0,125	0,200	0,400	0,800	1,00
Стоимость С, руб/м	228	343	883	2037	2875

Чтобы найти коэффициент b (рис. 3), следует значения стоимости в зависимости от диаметра нанести на график, через точки провести прямую и найти b = tgα. В примере b = (2700 – 400)/ (1,0-0,2) = 2875.

Принимаем два параллельных трубопровода из чугуна. При неизвестном диаметре коэффициент сопротивления можно ориентировочно определять по формуле (исходя из скорости 1 м/с):

,

где q – расход, м³/с;

А₀, А₁, С, m – коэффициенты, зависящие от материала труб [1, прил. 10]. В примере 1 А₁= 0,0179; А₀= 1, С = 0,867, m = 0,3.

Расход по одному напорному трубопроводу (берется расход без учета пополнения пожарного запаса) q₁ = 0,182/2 = 0,091 м³/с.

Тогда

;

К=16  0,0298/(3,14²  2  9,81) = 0,00247; п = 2; р = 5.

Стоимость электроэнергии на расчетный период (2003г) составляет 1,4 руб/кВт-ч.

Подставляя полученные данные в формулу для определения D_эк, получаем

.

Ближайшие стандартные внутренние диаметры чугунных труб D = 0,3546 м; D=0,404 м.

Принимаем один трубопровод D₁ = 0,355 м; другой D₂ = 0,404 м.