Vodoprovodnye_seti_Rybachuk

учетом выбранного материала труб.

Принятый диаметр трубопровода проверяют на пропуск пожарного расхода этого участка, имея в виду, что скорости более 0,8–1,5 м/с нежелательны для диаметров менее 300 мм. Для больших диаметров скорости принимаются в пределах 1,5– 2,0 м/с. Значения принятых диаметров заносятся в табл. 16 и на расчётные схемы. Таким образом, на расчётных схемах сети по каждому режиму должны быть нанесены номера узловых точек, номера колец, башня и НС-II с водоводами, соединяющими их с сетью. Над каждым расчётным участком подписывается длина участка, расчётный расход, направление потока в виде стрелки и принятый диаметр трубопровода (l q d ), в узловых точках показывают отходящими стрелками расчётные узловые расходы. Оформление расчётной схемы сети для каждого расчётного случая выглядит следующим образом: схема а – для ручного расчёта по методу Лобачева–Кросса; схема б – для расчёта на ЭВМ.

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СЕТИ

Гидравлический расчёт кольцевой водопроводной сети состоит в определении фактических расходов на участках и соответствующих им величин, потерь напора при принятых диаметрах.

В учебных целях сети необходимо рассчитать двумя способами: по методу М. М. Андрияшева и В. Г. Лобачева–Х. Кросса на все расчётные случаи.

При гидравлическом расчёте кольцевых водопроводных сетей потоки по участкам сети должны быть распределены так, что бы алгебраическая сумма потерь напора в кольце или контуре

70

была равна нулю. Потери напора движущихся по часовой стрелке потоков (при условном нахождении в центре кольца) принимаются положительными, а против часовой стрелки – отрицательными. Если алгебраическая сумма потерь напора не равна нулю, то полученное значение называется невязкой и обозначается ∆h. Невязка имеет знак š+Ÿ или š–Ÿ. При šручнойŸ увязке кольцевой сети величина невязки по каждому кольцу не должна превышать 0,5 м, по контуру – 1 м.

Потери напора на участках h , м, определяются по формуле

где A – удельное сопротивление трубопровода (принимается в зависимости от материала и диаметра труб по [6] или по приложению 6 (для q, л/с); l – длина участка, км; q – расход воды на участке, л/с; S – сопротивление трубопровода (для q, л/с).

При достижении невязок в кольцах требуемых значений в формулу (6.1) необходимо ввести поправочный коэффициент К,

где К – коэффициент, учитывающий режим движения воды в трубах (принимается в зависимости от материала труб и скорости движения воды по [6]);

На практике при šручнойŸ увязке кольцевых сетей используют методы Андрияшева и Лобачева–Кросса [3, 5, 7]. В данном курсовом проекте необходимо выполнить увязку сетей на один из режимов максимального водопотребления или максимального транзита воды в бак водонапорной башни с использованием метода Андрияшева, второй – с применением метода Лобачева– Кросса.

Метод Андрияшева После определения потерь напора на участках и невязок в

кольцах, полученных в результате первоначального потокораспределения, кольца можно объединять в замкнутые контуры. В контуры объединяются кольца, имеющие одинаковые знаки невязок. Поправочный расход q , л/с, в контуре или кольце определяется по формуле

71

где qср – средняя величина расходов для всех входящих в контур

участков, л/с; h – невязка в контуре, м; h – арифметическая сумма потерь напора на участках, входящих в контур, м.

Поправочный расход для этого метода увязки сетей рекомендуется назначать интуитивно в зависимости от величин невязок в кольцах и диаметров участков. По мере увязки сети поправочные расходы уменьшаются. Интуитивное назначение поправочных расходов значительно снижает число операций по вычислению и ускоряет расчёт сети. В процессе увязки сети контуры изменяются, в них может входить разное количество колец и различные кольца.

Метод Лобачева–Кросса Суть этого метода заключается в последовательном исправ-

лении расходов первоначального потокораспределения по всем участкам сети с доведением их в конечном итоге до действительных по значениям невязки в каждом кольце при каждом приближении. При этом исправление расходов на участках производится уменьшением расходов на перегружённых участках и увеличением на недогруженных. Поправочный расход q , л/с, для участков любого кольца определяется в зависимости от значения невязки по кольцу по формуле

где Sq – арифметическая сумма произведений расходов каждого участка на его сопротивление в кольце.

В соответствии с полученными для каждого кольца поправочными расходами производится перераспределение расходов на участках и по новым расчётным расходам определяют потери напора на участках, а затем невязки в кольцах. Эти операции необходимо продолжать до тех пор, пока невязки во всех кольцах не станут меньше допустимых. Увязку сети методом Лобачева – Кросса обычно ведут в табличной форме (табл. 16), но первоначальное потокораспределение расходов ведут непосредственно

72

Таблица 16

Оформление расчёта сети по методу Лобачева–Кросса (¿ручнымÀ способом)

Примечания.

1.В графе 2 количество строк принимается равным количеству расчётных участков данного кольца.

2.В графе 6 приводятся потери напора на участках. Для участков данного кольца, направленных по часовой стрелке,

потери принимаются со знаком š+Ÿ, а против – со знаком š–Ÿ, при этом определяется их алгебраическая сумма h.

3.В графе 7 приводится арифметическая сумма Sq .

4.Величина собственного поправочного расхода qсоб и поправочных расходов смежных колец переносится на расчётную схему сети. При этом знак q на схеме превращается в направление по часовой или против часовой

стрелки.

5.При нахождении нового значения расчётного расхода на участках сети следует учитывать направление участка и поправочных расходов, собственного и смежных. При совпадении направлений они складываются, а при противоположном – вычитаются.

6.В качестве проверки правильности учета знака поправочных расходов на смежных участках следует постоянно проверять равенство значений исправленных расходов на этих участках в графе 10.

7.Сеть считается увязанной при условии достижения невязки h 0,5 .

73

на схеме. Чтобы избежать путаницы в определении знаков поправочных расходов необходимо придерживаться следующего правила: а) знак собственного поправочного расхода в кольце находится перемножением знаков потерь напора на участке и поправочного расхода; б) знак поправочного расхода на участке от смежного кольца определяется так же, как и в пункте šаŸ, но поправочный расход принимается с противоположным знаком, который он получил в кольце. Результаты расчётов из таблицы выносятся на схему.

ПРИМЕР 11 А) Для устройства водопроводной сети принимаем чугунные

трубы. В соответствии со схемой расчётных узловых отборов намечаем начальное распределение потоков воды на всех участках сети по величине и по направлению для режимов максимального водопотребления и максимального транзита воды в бак водонапорной башни. При предварительном потокораспределении (как и при последующих увязках) алгебраическая сумма расходов воды в узлах должна быть равной нулю (входящие в узел расходы принимаются со знаком š+Ÿ, а узловые и выходящие из узла – со знаком š–Ÿ). К потребителям с большими расходами вода должна поступать наикратчайшим путем, по параллельно работающим магистралям должны проходить примерно одинаковые расходы. С учетом экономического фактора Э = 0,5 (для Сибири) по предельным экономическим расходам (приложение 6) независимо для каждой из расчётных схем назначаем диаметры участков сети, принимая для дальнейших расчётов наибольшие из назначенных. Принятые диаметры труб для основных расчётных случаев являются принятыми и для проверочных расчётов. Минимальные диаметры труб для наружной водопроводной сети примем 150 мм.

Расчёт водопроводной сети на режим максимального водопотребления методом Андрияшева

По методу Андрияшева увязку сети ведут не по отдельным кольцам, а по контурам, включающим сразу несколько колец, имеющих один знак невязки. При этом в контур вносится поправочный расход:

74

q qср h ,

контуре, включающем n участков; h – арифметическая сумма потерь напора в контуре без учёта знака; h – невязка в контуре.

Потери напора на всех участках вычисляем по формуле (6.1), согласно начальному потокораспределению наносим вычисленные значения (нулевая операция) на схему (в соответствии с

производим перераспределение потоков на участках контура, объединяющего первое и второе кольцо, у них одинаковые направления и соизмеримы величины невязок.

Первая увязка (по контуру I-II)

Так как h контура имеет положительное значение, вычитаем полученную невязку расходов из положительных участков контура и суммируем к отрицательным участкам. Для вновь по-

75

Четвёртую невязку выполняем для кольца I:q4 42,7 31,56 20,73 57,57

4

4,43 5,68 4,78 5,87 0,52 л/с. 2 4,43 5,68 4,78 5,87

После получения суммы потерь напора во всех кольцах менее 0,5 вводим поправку на неквадратичность режима движения воды в трубах, для чего вычисляем потери напора на участке по формуле (6.2). Коэффициент К для каждого участка находим по [6, с. 71] по скорости движения воды, определенной по [6, табл. III].

Все данные по увязке сети методом Андрияшева приведены на схеме (рис. 4).

Форма записи увязки сети методом Андрияшева

76

Рис. 4. Схема сети для режима максимального водопотребления

77

Гидравлический расчёт сети

78

Таблица 17

при режиме максимального транзита

79