2747

Здесь Т – расчетная продолжительность тушения пожаров, ч, обычно Т = 3 ч; Qпож – часовой расход воды на тушение всех пожаров, м3/ч; Qmаx – суммарный расход за Т часов наибольшего водопотребления, м3; Q1 – часовой приток воды в резервуары чистой воды от очистных сооружений или насосной станции первого подъема, м3/ч; Wос – запас воды на промывку фильтров и другие нужды очистной станции (1–2 % от суммарного суточного водопотребления), м3.

По результатам расчета Wвб и Wрчв принимаются типовая водонапорная башня и резервуары чистой воды (не менее двух), для чего можно воспользоваться данными, содержащимися в табл. 5–6.

8.Подготовка сети к гидравлическому расчету

8.1.Трассирование сети и выбор материала труб

Трассированию сети должно предшествовать внимательное изучение рельефа местности и планировка объекта, выявление мест расположения наиболее крупных водопотребителей. Трассирование рекомендуется выполнить таким образом, чтобы кольца сети были вытянуты вдоль основного транзитного потока,

11

равномерно охватывая всю территорию объекта. При этом желательно, чтобы магистральные линии прокладывались по проездам с двухсторонней застройкой вблизи крупных потребителей воды. Подробнее с принципами трассировки сети можно ознакомиться в работах [3–5, 8, 9].

Следует обратить внимание на то, что пересечение железнодорожных путей выполняется под прямым углом вне горловин станций и стрелочных переводов. При прокладке трубопровода параллельно железнодорожному пути расстояние до крайнего рельса должно быть не меньше 5 м. Желательно избегать прокладки водопроводных линий в междупутьях.

Вкурсовой работе рекомендуется сеть разбить на 4–6 колец с длиной стороны не более 600–800 м. В местах пересечения или примыкания линий, а также подключения крупных водопотребителей следует наметить узловые точки. Кольца и узловые точки нумеруются, после чего устанавливают длины участков сети (отрезков между узлами).

8.2.Выбор основных расчетных случаев работы сети

Вкурсовой работе можно ограничиться следующими расчетными случаями:

1) для систем с водонапорной башней в середине или конце сети – работа сети в час наибольшего водопотребления и в час наибольшего транзита воды в башню в сутки наибольшего водопотребления;

2) для систем с водонапорной башней в начале сети и безбашенных – работа сети в час наибольшего водопотребления.

Кроме того, сеть должна быть проверена на пропуск воды при тушении пожаров в час наибольшего водопотребления, а также при аварии на одной из магистральных линий.

8.3. Определение путевых и узловых отборов воды из сети

Определение указанных отборов производится отдельно для каждого расчетного случая работы сети. Путевой отбор воды на

где qуд – удельный путевой отбор воды, л/(с м):

12

где Qхп – отбор воды из сети на хозяйственно-питьевые нужды населения за вычетом потребления воды в общественных, коммунальных и прочих аналогичных зданиях, которые относятся к сосредоточенным отборам, л/с; Qпол – отбор воды на полив улиц и

зеленых насаждений, л/с; Qнеуч – неучтенный отбор, л/с; l – суммарная длина всех линий водопроводной сети (или ее части), м, в нее не включаются участки сети по незастроенной территории, а длина участков с односторонней отдачей учитывается с коэффициентом 0,5; li – длина i-го участка (с учетом застроенности территории и схемы отдачи сети), м.

Определение путевых отборов можно оформить и виде таблицы, форма которой приведена в прил. Е.

Узловые отборы Qузл,i, л/с, рассчитываются но формуле

где Qсоср – отбор воды крупными водопотребителями (сосредо-

точенный отбор), л/с; Qпут – сумма путевых отборов воды на участках, прилегающих к i-му узлу, л/с.

При расчете водопроводных сетей относительно небольших объектов, к которым можно отнести железнодорожные станции и поселки при них, рекомендуется в полученные значения узловых отборов вносить коррективы, учитывающие изменчивость коэффициента часовой неравномерности потребления по длине сети. Методика корректирования узловых отборов приведена, например, в работах [3–5, 8, 9].

Определение узловых отборов можно свести в таблицу по форме, приведенной в прил. Ж.

8.4. Определение предварительных значений участковых расходов

Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей осложнен тем, что количество неизвестных (участковые расходы и диаметры соответствующих трубопроводов) превышает коли-

13

9.1. Определение диаметров трубопроводов по экономическому фактору

При расчете сетей определяются экономически наивыгоднейшие диаметры, т.е. диаметры, соответствующие минимуму приведенных затрат на строительство и эксплуатацию трубопроводов:

где Э – экономический фактор, который может быть приближенно оценен расчетом по формуле

где М – коэффициент, принимаемый равным: для пластмассовых труб – 1 300, для асбестоцементных труб – 1 500, для чугунных труб М = 3 500, для стальных труб – 3 300; σ – стоимость электроэнергии; γ – коэффициент неравномерности расходования энергии:

Здесь К0 – коэффициент, учитывающий ежегодный прирост водопотребления, К0 = 1,01–1,03; Ксут – коэффициент суточной неравномерности подачи воды насосами второго подъема (отношение наибольшего суточного водопотребления к среднему); Кч – коэффициент часовой неравномерности подачи воды насосами; в системах с водонапорной башней равен отношению максимальной часовой подачи к средней, а в безбашенных системах максимального часового водопотребления к среднему; η – КПД насосных агрегатов, подающих воду в сеть, η – 0,6…0,75; b – коэффициент, принимаемый по табл. 7.

Q – общая подача воды в сеть, м3/с; Xi – коэффициент, учитывающий роль участка в расходовании энергии на транспортирование воды:

где n – количество параллельно работающих трубопроводов; qi – расчетный участковый расход, м3/с.

15

Рассчитанные таким образом диаметры труб округляются до ближайших стандартных, выпускаемых промышленностью [6].

Примечание. Диаметры трубопроводов, соединяющих магистральные линии, как правило, не рассчитываются, а принимаются конструктивно – на один типоразмер меньше среднего диаметра прилегающих участков магистралей.

9.2. Определение диаметров по допустимым свободным напорам в сети

Экономически наивыгоднейшие диаметры труб не всегда приемлемы с технической точки зрения, так как их применение может вызвать недопустимо большие свободные напоры в начальных узлах сети. Согласно [1] допустимые свободные напо-

ры (Hсв.доп) в сети на вводах в здания составляют 60 м при нормальной работе и 90 м при пожаре. Исходя из указанных ограни-

где Zн, Zд – отметки поверхности земли соответственно в начальном и диктующем узлах сети, м; Hсв.тр – требуемый свободный напор в диктующем узле, м.

При известной средней протяженности основных магистральных линий сети до диктующей точки (lср) может быть определен средневзвешенный допустимый гидравлический уклон в участках сети:

В таком случае допустимый диаметр трубопровода на i-м участке сети составит:

16

где Qi – участковый расход, м³/с.

По формуле (15) на каждом участке сети диаметр определяется отдельно для каждого расчетного случая, включая час пожара. Из полученных значений выбирается большее и сравнивается с экономически наивыгоднейшим значением диаметра. Из этих двух величин также выбирается наибольшая, которая и служит основой для дальнейшего проектирования.

Примечание. Окончательно принятый диаметр округляется в большую сторону до стандартных значений труб, выпускаемых отечественной промышленностью.

Результаты вычислений сводятся в таблицу (прил. И).

9.3. Определение потерь напора (гидравлическая увязка колец сети по напору)

Потери напора в трубопроводе участка hi, м, согласно [1] следует определять по формуле

где K, β, m – коэффициенты, зависящие от материала трубы и состояния ее внутренней поверхности; их численные значения приведены в табл. 8, qi – участковый расход, м3/с; li – длина i-го участка, м; di – диаметр трубопровода на i-м участке, м.

В случае проведения гидравлической увязки сети удобнее пользоваться зависимостью

где Аi – удельное сопротивление трубопровода; Ki – поправочный коэффициент, учитывающий режим движения жидкости [6]; Kм – коэффициент, учитывающий местные сопротивления.

Поскольку при начальном потокораспределении практически невозможно соблюсти второй закон Кирхгофа, то после определения di и hi необходимо выполнить перераспределение расходов воды по сети (гидравлическая увязка сети). Увязку можно выполнить любым из известных методов, например, методом Лоба-

17

чева – Кросса. Допускается один расчетный случай увязать «вручную», а остальные – на ЭВМ [7]. Сеть считается увязанной, если алгебраическая сумма потерь напора в отдельном кольце по абсолютной величине не превышает 0,5 м, а по контуру – не более 1,5 м. Расчет по увязке сети вручную удобно привести в виде таблицы, форма которой приведена в прил. К.

Таблица 8

Значения коэффициентов K, m, β

После увязки необходимо составить схемы сети с указанием (для каждого расчетного случая) окончательных величин и направлений участковых расходов, потерь напора, скорости движения воды, отборов воды из узловых точек, невязки в каждом кольце и по внешнему контуру.

10.Расчет водоводов

Сцелью обеспечения надежной работы системы водоснабжения проектируют водовод, состоящий не менее чем из двух ниток. В курсовой работе необходимо обоснованно выполнить трассировку водовода, принять материал труб, определить экономически наивыгоднейший диаметр и в каждом расчетном слу-

18

чае потери напора в трубопроводах. Вопросы об установке перемычек между нитками решаются на стадии анализа совместной работы насосов, водовода, сети и резервуаров. При аварии на водоводе допускается 30%-е снижение подачи воды в сеть [1].

11. Построение пьезометрических линий

Указанные линии строятся для основных магистралей сети, включая водоводы, отдельно для каждого расчетного случая. Построение линии обычно начинают с диктующей точки сети, каковой является узел, относительно которого требуются наибольшие величины начальных напоров. При работе сети в час наибольшего транзита такой точкой является водонапорная башня. Отметки пьезометрической линии рассчитываются по формуле

где Пi – искомый пьезометрический напор в i-м узле, м; Пj – известный пьезометрический напор в ближайшем j-м узле, м; hij – потери напора в трубопроводе между узлами; знак (+) принимают при движении воды от i-го узла к j-му, знак (–) при обратном движении.

Пример оформления схемы пьезометрических линий представлен на рис. 3.

При определении пьезометрического напора в час транзита воды в башню необходимо знать высоту ее ствола Нс и бака Нб, м:

Нс = Пвб – Zвб + hвб,

где Пвб – пьезометрический напор в узле, к которому присоединена водонапорная башня (в час наибольшего водопотребления), м; Zвб – отметка земли у башни, м; hвб – потери напора в трубопроводах от бака до узла, м, могут быть без расчета приняты равными 1 м.

Высота бака, м, принимается по данным технической характеристики типовой водонапорной башни или рассчитываются по

где Wвб – полный объем бака башни, м3.

19

Рис. 3. Схемы пьезометрических линий: 1 – пьезометрическая линия в час наибольшего транзита в башню; 2 – то же в час наибольшего водопотребления; 3 – то же при пожаре в час наибольшего водопотребления

По окончании расчета необходимо составить таблицу свободных напоров в узлах сети Нсвi (прил. Л). Расчет ведется отдельно для каждого случая по формуле

Нсвi = Пi – Zi, (20)

где Zi – отметка земли в i-м узле, м, принимают по плану местности в горизонталях.

Примечание. Свободные напоры в сети не должны превышать 60 м, в противном случае необходимо увеличить диаметры трубопроводов и весь расчет повторить.

20