Учебно-методическое пособие Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2007. 116 с (стр. 17 из 21)

Расчеты выполнить для условий, если трубы чугунные новые, базовые величины Q = 4,0 л/с и l = 150 м, отметки заложения оси трубопровода в узловых точках показаны на схеме (см. рис.3.2).

Решение. Для каждого участка водопроводной сети по зависимости (3.8) вычисляются расчетные расходы:

Рис. 3.2. Схема разомкнутой водопроводной сети.

Q_БА = 2Q + 3Q + 1,5Q + Q + 0,80Q + 1,2Q + 2,4Q = 11,9Q =

=11,9×4,0 = 47,6 л/с;

Q_AB = 2Q + 3Q + 1,5Q = 6,5Q = 6,5×4,0 = 26,0 л/с;

Q_ВС = 2Q + 0,55×3Q = 3,65Q = 3,65×4,0 = 14,6 л/с;

Q_AD = Q + 0,8Q + 0,55×1,2Q = 2,46Q = 2,46×4,0 = 9,84 л/с;

Q_DE = Q = 4,0 л/с;

Q_AМ = 2,4Q = 2,4×4,0 = 9,6 л/с.

По указанным ранее критериям выбирается магистральная линия водопроводной сети. Для данной схемы ею может быть линия БАВС или БАDЕ, которые имеют соответственно длину l_Б-С = 4 l= 4×150 = = 600 м и l_Б-Е = 4,2 l = 4,2×150 = 630 м. Из вышеприведенных расчетов видно, что по участкам линии АВС проходят значительно большие по величине расчетные расходы, чем по линии АDE (см. рис.3.2). Из расчетной зависимости (3.7) видно, что потери напора по длине потока зависят от расчетного расхода во второй степени. Поэтому является очевидным, что они на линии АВС будут большими, чем на линии ADE и за магистральную принимается линия БАВС.

Теперь по зависимости (3.15) рассчитываются экономически наивыгоднейшие диаметры труб по магистральной линии водопроводной сети и округляются до ближайших большего или меньшего стандартных диаметров согласно табл. 8 приложения:

принимается d_BC = 150 мм;

принимается d_AB = 150 мм;

принимается d_БА = 200 мм,

где k_э – коэффициент, учитывающий материал трубопровода и экономические факторы, влияющие на строительство и эксплуатацию трубопровода. Принят согласно рекомендациям к формуле (3.15).

По формуле (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке магистральной линии. Так как для каждого участка трубопровода расчеты выполняются по одинаковой методике, то они приводятся в табличной форме (табл. 3.3).

Т а б л и ц а 3.3. Расчет потерь напора на участках магистральной линии

Наименование участка	Расчетный расход Q, л/с	Диаметр трубы d, мм	Площадь сечения w, дм2·10	Средняя скорость потока V, м/с	Квадратичная скорость Vкв, м/с	Поправочный коэффициент на зону сопротив-ления Q2	Длина участка трубопровода l, м	Удельное сопротивление Акв, с2/л2	Потери напора по длине hдл, м	Полные потери напора hтр, м
БА	47,6	200	31,416	1,52	3,10	1,135	300	0,00647	4,99	5,49
АВ	26,0	150	17,671	1,47	2,95	1,146	315	0,02957	7,22	7,94
ВС	14,6	150	17,671	0,83	2,95	1,270	285	0,02957	2,28	2,51

Зная величину потерь напора, по формуле (3.23) определяют отметки пьезометрической линии магистрали в узловых точках:

Тогда высота водонапорной башни составит

или пьезометрический напор в гидроаккумуляторе водоподъемной установки

р_Б = rgH_Б = 1000 × 9,81 × 25,94 = 254,5 кПа.

Теперь определим диаметры труб тупиковых линий. Предварительно рассмотрим тупиковую линию АМ. Определим для нее величину напора

и гидравлический уклон

J_АМ = Н_АМ/l_AМ = 10,95/(1,8×150) = 0,0406.

Из формулы (3.6) определяется расчетная расходная характеристика:

Из табл. 8 приложения для чугунных новых труб для данной расходной характеристики соответствует больший стандартный диаметр d₁ = 100 мм и меньший – d₂ = 75 мм.

Для достижения минимальной массы труб тупиковую линию АМ выполним из двух вышеуказанных диаметров. Длину трубы диаметром d₁ = 100 мм определим по зависимости (3.9):

Длину трубы диаметром d₂ = 75 мм определим по зависимости (3.10)

Для контроля проверим общую длину трубопровода тупиковой линии АМ:

l_АМ = l_АМ1 + l_АМ2 = 215 + 55 = 270 м,

что соответствует действительной длине и указывает на достоверность расчета.

Теперь выполним расчет тупиковой линии ADE. Определим для нее также величину напора

и средний гидравлический уклон

Из формулы (3.6) определим расчетные расходные характеристики для каждого участка тупиковой линии ADE:

Из табл. 8 приложения для чугунных новых труб для данных расходных характеристик соответствуют больший и меньший стандартные диаметры труб для каждого участка тупиковой линии ADE:

участок DE d₁ = 100 мм и d₂ = 75 мм;

участок АD d₁ = 125 мм и d₂ = 100 мм.

По формуле (3.7) рассчитаем потери напора на каждом участке тупиковой линии ADE для каждого диаметра. Расчеты выполняются в табличной форме (табл. 3.4).

Анализ потерь напора на участках тупиковой линии ADE (см. табл. 3.4) показывает, что на участке АD диаметр трубы должен быть d_АD = 125 мм, а на участке DE – d_DE = 100 мм. Сочетание других диаметров труб на тупиковой линии дают большую величину, чем действующий напор Н_А-Е = 9,55 м.

Т а б л и ц а 3.4. Расчет потерь напора на участках тупиковой линии АDE

Наименование участка	Расчетный расход Q, л/с	Диаметр трубы d, мм	Площадь сечения w, дм2·10	Средняя скорость потока V, м/с	Квадратичная скорость Vкв, м/с	Поправочный коэффициент на зону сопротив-ления Q2	Длина участка трубопровода l, м	Удельное сопротивление Акв, с2/л2	Потери напора по длине hдл, м	Полные потери напора hтр, м
AD	9,84	125	12,272	0,80	2,88	1,28	360	0,07763	3,46	3,81
	9,84	100	7,854	1,25	2,80	1,17	360	0,25316	10,32	11,36
DE	4,0	100	7,854	0,51	2,80	1,42	270	0,25316	1,55	1,71
	4,0	75	4,418	0,90	2,65	1,25	270	1,1672	6,30	6,93

Ответ: Н_Б = 25,94 м; d_БА = 200 мм; d_АВ = d_ВС = 150 мм;