Учебно-методическое пособие Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2007. 116 с (стр. 18 из 21)
dAD = 125 мм; dDE = 100 мм; d1АМ = 100 мм; d2АМ = 75мм; lAМ1 = 215 м; lАМ2 = 55 м.
Пример 3.3. Для расчетной схемы, показанной на рис. 3.3, выполнить гидравлический расчет разомкнутой водопроводной сети, являющейся составной частью проектируемой автономной системы сельскохозяйственного водоснабжения.
Определить диаметры труб из условия пропуска расчетных расходов и обеспечения свободного напора в узловых точках Нсв = 10,0 м, если свободный напор в пункте Б НсвБ = 25,0 м.
Расчеты выполнить для условий, если трубы стальные новые, базовые величины Q = 3,0 л/с и l = 120 м, отметки заложения оси трубопровода в узловых точках показаны на схеме (см. рис. 3.3).
Решение. Для каждого участка водопроводной сети по зависимости (3.8) вычисляются расчетные расходы:
Рис. 3.3. Схема разомкнутой водопроводной сети.
QБА = 2Q + 2,6Q + 1,5Q + Q + 1,2Q + 1,4Q + 0,8Q + 2Q = 12,5Q =
= 12,5 × 3,0 = 37,5 л/с;
QАБ = 2Q + 2,6Q + 1,5Q = 6,1Q = 6,1 × 3,0 = 18,3 л/с;
QBC = 2Q + 0,55 × 1,4Q + 2Q + 0,8Q = 5,77Q = 5,77 × 3,0 = 17,31 л/с;
QDE = Q = 3,0 л/с;
QDM = 0,8Q + 0,55×2Q = 1,9Q = 1,90 × 3,0 = 5,7 л/с.
По указанным ранее критериям выбирается магистральная линия водопроводной сети. Для данной схемы магистральной линией могут быть участки АВС, ADE и ADM.
Анализ этих участков водопроводной сети показывает, что линия АВС имеет наибольшую длину, т.е. lA-C = 5l = 5×120 = 600м, и расчетные расходы по участкам. Поэтому для данной схемы за магистральную линию следует принять линию БАВС.
Для магистральной линии определим величину действующего напора
НБ-С = ÑпБ – ÑпС = (ÑоБ + НсвБ) – (ÑоС + Нсв) =
= (46,0 + 25,0) – (44,2 + 10,0) = 16,8 м
и средний гидравлический уклон
.Из формулы (3.6) определяются расчетные расходные характеристики для каждого участка магистральной линии:
Из табл. 8 приложения для стальных новых труб по данным расходным характеристикам принимаются большие и меньшие стандартные диаметры труб:
участок БА d1 = 200 мм и d2 = 150 мм;
участок АВ d1 = 150 мм и d2 = 125 мм;
участок ВС d1 = 125 мм и d2 = 100 мм.
По формуле (3.7) рассчитываются потери напора на каждом участке магистральной линии для большего и меньшего диаметров труб. Так как расчеты выполняются для каждого участка по одинаковой методике, то они ведутся в табличной форме (табл. 3.5).
Т а б л и ц а 3.5. Расчет потерь напора на участках магистральной линии
| Наименование участка | Расчетный расход Q, л/с | Длина участка трубопровода l, м | 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 | Удельное сопротивление Акв, с2/л2 | Потери напора по длине hдл, м | Полные потери напора hтр, м |
| БА | 37,5 | 300 | 200 | 31,416 | 1,19 | 3,50 | 1,080 | 0,00631 | 2,87 | 3,02 |
| 150 | 17,671 | 2,12 | 3,35 | 1,036 | 0,02881 | 12,59 | 13,22 | |||
| АВ | 18,3 | 240 | 150 | 17,671 | 1,04 | 3,35 | 1,095 | 0,02881 | 2,54 | 2,66 |
| 125 | 12,272 | 1,49 | 3,28 | 1,065 | 0,07548 | 6,46 | 6,78 | |||
| ВС | 10,29 | 360 | 125 | 12,272 | 0,84 | 3,28 | 1,114 | 0,07548 | 3,20 | 3,36 |
| 100 | 7,854 | 1,31 | 3,20 | 1,075 | 0,24624 | 10,09 | 10,59 |
На основании вычисленных потерь напора на участках магистральной линии определяются их диаметры труб. Для этого берутся различные, наиболее приемлемые из условия потерь напора варианты сочетания диаметров труб по магистральной линии (табл. 3.6).
Т а б л и ц а 3.6. Определение диаметра труб на участках магистральной линии
| Наименование участка | Диаметр труб d, мм | Потери напора при сочетании диаметра труб на участках магистральной линии | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| БА | 200 | 3,02 | 3,02 | – | 3,02 | 3,02 | – |
| 150 | – | – | 13,22 | – | – | 13,22 | |
| АВ | 150 | 2,66 | – | 2,66 | 2,66 | – | – |
| 125 | – | 6,78 | – | – | 6,78 | 6,78 | |
| ВС | 125 | 3,36 | 3,36 | 3,36 | – | – | 3,36 |
| 100 | – | – | – | 10,59 | 10,59 | – | |
| Сумма потерь напора по варианту сочетания Н, м | 9,04 | 13,16 | 19,24 | 16,27 | 20,39 | 23,36 | |
За расчетный принимается вариант, в котором наилучшим образом используется величина расчетного напора НБ-С = 16,8 м по магистральной линии. Как видно из табл. 3.6, этому условию соответствует четвертый вариант, при котором диаметры труб на участках магистральной линии принимаются за расчетные: dБА = 200 мм; dАВ = 150мм; dBC = 100 мм.
Определив диаметры труб магистральной линии, а, следовательно, и потери напора, по формуле (3.23) вычисляются отметки пьезометрической линии магистрали в узловых точках:
Свободный напор в узловой точке С составит
что несколько больше требуемого Нсв = 10,0 м.
Теперь выполним расчет тупиковых линий по направлению АД. Так как они расходятся по двум линиям, т.е. DE и DM (см. рис. 3.3), то в этом случае тупиковые линии делятся на первый и второй порядок. Выбор тупиковой линии первого порядка производится аналогично, как и магистральной линии. Из расчетной схемы (см. рис. 3.3) видно, что тупиковой линией первого порядка является линия ADM, расчет которой выполняется в первую очередь.
Определим для нее величину действующего напора
и средний гидравлический уклон по линии
Из формулы (3.6) определим расчетные расходные характеристики для каждого участка тупиковой линии ADM: