Пример 3.4. Расчет трехкольцевой водопроводной сети с одним водопитателем по методу Лобачева

Рис. 5. Расчетная схема кольцевой сети.

Расчетный максимальный расход без промышленных предприятий q = 54,17 л/с. В точках 3, 5 и 7 заданы сосредоточенные расходы для нужд промышленности соответственно 8, 10 и 10 л/с. Суммарная протяженность распределительных линий L = 7650 м. Подготовку сети к гидравлическому расчету производим по указанной выше методике. Удельный расход на 1 м сети равен: q₀ = q / L = 54,17 / 7650 = 0,0071. Найдем путевые расходы всех участков сети:

Участок                    Путевые расходы

                             q_п = q₀ l, л/с

1-2                            0,0071 × 780 = 5,54

2-3                            0,0071 × 930 = 6,60

3-4                            0,0071 × 900 = 6,39

4-5                            0,0071 × 1000 = 7,10

5-6                            0,0071 × 1070 = 7,60

6-7                            0,0071 × 660 = 4,69

1-7                            0,0071 × 720 = 5,11

6-8                            0,0071 × 120 = 0,85

8-4                            0,0071 × 750 = 5,33

2-8 0,0071 × 720 = 5,11

Полученные путевые расходы приведем к узловым, относя q_п /2 к начальному и конечному узлам каждого участка (табл. 3.3).

Таблица 3.3

После этого наметим первоначальное потокораспределение воды по линиям сети, определяя расчетные расходы на каждом участке (табл.3.4), исходя из условия, чтобы в каждом узле åq = 0. Потокораспределение начинаем с последнего кольца III, руководствуясь тем, что в точке 5 имеется значительный сосредоточенный расход. Можно предположить, что вода к этой точке будет поступать с обеих сторон, т. е. будет точкой встречи потоков. Предположим, что по линии 5-6 поступает 10,35 л/с, а по 4-5 поступает 7 л/с. Далее распределим потоки по остальным линиям сети и обозначим их стрелками на схеме (см. рис. 5). При этом расходы и потери напора в тех участках, где вода движется по часовой стрелке, будем считать со знаком плюс, а при движении воды в обратном направлении - со знаком минус.

По найденным расчетным расходам при условии, чтобы скорость движения воды была около 1,0 м/с, по таблицам Ф. А. Шевелева определяем диаметры линий сети и потери напора на каждом участке, заносим их в табл.3.4 и находим невязки Dh в каждом кольце.

Как видно из табл. 3.4, при начальном потокораспределении получим недопустимые повязки в кольце III (Dh = l,56) и в кольце II (Dh = l,09 м). Полученные невязки наносим на схему (см. рис. 5) в виде стрелок, направленных по часовой стрелке при положительных невязках (кольцо I)и против часовой стрелки при отрицательных повязках (кольца II и III).

Чтобы устранить невязку в кольце III, увеличим на 0,25 л/с расход по линиям 4-5 и 8-4 и на ту же величину уменьшим расход по линиям 6-5 и 6-8,т. е. пропустим увязочный расход Dq = 0,25 л/с в кольце III против часовой стрелки, поскольку невязка отрицательная. Такой же увязочный расход пропустим и в кольце II для уменьшения невязки в нем также против часовой стрелки. При этом расход по линии 4-8 не изменится, так как увязочные расходы, проходящие по этой линии во II и IIIкольцах, компенсируют друг друга. Результаты первого исправления (см. табл.3.4) показывают, что теперь во всех кольцах невязки не превышают допустимых. После этого необходимо проверить увязку по всему наружному контуру сети.

Определим сумму потерь напора по направлению 1-2-3-4-5

åh = 4,72 + 4,61 + 7,59 + 6,09 = 23,01 м;

по направлению 1-7-6-5

åh = - (5,72 + 6,14 + 11,98) = -23,84 м;

невязка Dh = 23,01 – 23,84 = -0,83 м, что вполне допустимо.

Таблица 3.4

Список литературы

1. Курганов А. М., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник / Под общ. ред. А. М. Курганова. – Л.: Стройиздат, 1986. –440 с.

2. Абрамов Н. Н. и др. Расчет водопроводных сетей. – М.: Стройиздат, 1983. – 278 с.

3. Шевелев Ф. А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных и асбестоцементных водопроводных труб. –М.: Стройиздат, 1996. – 120 с.

4. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. –М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.

Приложение 1

Примечание: материал труб задается преподавателем.

Приложение 2

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Примечание: цифрами на рисунке около линий обозначены номера участков

Приложение 3

Таблица 3.1. Удельные сопротивления А при v = 1 м/с для новых стальных и чугунных водопроводных труб

Продолжение прил. 3

Таблица 3.2. Поправочные коэффициенты К к значениям А для новых стальных и чугунных труб

Продолжение прил. 3

Продолжение прил. 3

Таблица 3.4. Поправочные коэффициенты К₁ к значениям А для неновых стальных и чугунных труб

Таблица 3.5. Удельные сопротивления А при v = 1 м/с для асбестоцементных труб (ГОСТ 539-80, класс ВТ9, тип 1)

Продолжение прил. 3

Таблица 3.7. Поправочные коэффициенты К к значениям А для асбестоцементных труб

Таблица 3.8. Удельные сопротивления А при v = 1 м/с для железобетонных труб

(R_а = 90 мкм)

Продолжение прил.3

Таблица 3.9. Удельные сопротивления А при v = 1 м/с для полиэтиленовых труб (ГОСТ 18599-83)

Продолжение прил. 3

Таблица 3.10. Поправочные коэффициенты К к значениям А для пластмассовых труб

Таблица 3.11. Удельные сопротивления А при v = 1 м/c для стальных и чугунных водопроводных труб с внутренним цементо-песчанным покрытием

     Поправочные коэффициенты К, на которые при v ¹ 1 м/с следует умножать значения А, приведенные в табл. 3.11, даны в табл. 3.7.

Приложение 4

Значения параметров, входящих в формулу (10)

График для определения величин q^{(an-m) / (a+m)}

1 – трубы стальные; 2 – то же, чугунные; 3 – то же, полиэтиленовые; 4 – то же, асбестоцементные

Приложение 6

Значение экономического фактора Э:

Приложение 7

Таблица 7.1. Предельные экономические расходы воды для стальных и чугунных труб.

Продолжение табл. 7.1

Продолжение прил. 7

Таблица 7.2. Предельные экономические расходы воды для асбестоцементных и железобетонных труб

Продолжение табл. 7.2

Таблица 7.3. Предельные экономические расходы воды для полиэтиленовых труб

Продолжение табл. 7.3

Приложение 8

Рис. 7.1. График для ориентировочного определения диаметра труб

1 – минимальный хозяйственный расход; 2 – предельный хозяйственный расход; 3 – пожарный расход; 4 – предельный расход при Э = 0,5

Рис. 9.1. Номограмма для расчета стальных водопроводных труб (по таблицам Ф. А. Щавелева)

1, 2 - верхние и нижние экономически целесообразные расходы для различных диаметров труб; вертикальные линии - расходы Q (л/с) для трубопроводов различных диаметров; горизонтальные - уклоны (1000i); наклонные-скорости v (м/с).При пользовании номограммой следует иметь в виду, что поправочные коэффициенты к уклону i зависят от толщины стенок труб d при диаметре условного прохода D_у £ 1 м по формуле к = 1 + 0,01 (d - 10) / D_у, где D_у – в м; d - в мм.

Продолжение прил. 9

Рис. 9.2 Номограмма для расчета водопроводов из чугунных труб (по таблицам Ф. А. Шевелева)

Жирными линиями выделены значения расходов и уклонов, для которых применение данного диаметра труб наиболее рационально, пунктирными – влияние экономических факторов

Продолжение прил. 9

Рис. 9.3. Графики для расчета водопроводов из асбестоцементных труб (по таблицам Ф. А. Шевелева)