Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Принципы и методы определения диаметров водопроводных линий и потерь напора в них




Читайте также:
  1. Cоциологический анализ электорального процесса: проблемы и методы исследования, сферы применения результатов
  2. I блок 9. Профессиональное становление личности. Условия эффективного профессионального самоопределения.
  3. I Общеэкономические принципы.
  4. I. Невербальные методы оценки.
  5. I. Основные принципы метода электронной микроскопии
  6. I. Психофизиологические принципы
  7. I. Решение телеграфных уравнений для линии без потерь
  8. II Решение телеграфных уравнений для линий с потерями.
  9. II этап. Трудности определения таланта и одарённости.
  10. II. Рабочие определения, используемые при анализе литературного произведения

Определение диаметров труб водопроводных линий – это одна из главных задач расчета и проектирования систем водоснабжения.

Основой для расчета диаметра служит заданный максимальный расход воды в трубе. Для водопроводной сети с водонапорным резервуаром – это наибольшее часовое потребление , для водоводов и безбашенных водопроводов – это наибольшая часовая подача .

Из гидравлики известно соотношение для расхода , м3/с, где для круглого трубопровода - площадь проходного сечения, м2, w – скорость воды в трубопроводе, м/с. Тогда

. (4.1)

Так как здесь известен только расход Q и неизвестны скорость w и диаметр D, то какой-то величиной необходимо задаться.

При постоянном значении расхода Q=const можно задаваться:

скоростью w – в любых пределах;

диаметром D – в пределах выпускаемого промышленностью сортамента труб.

Рассмотрим влияние выбора этих параметров на приведенные затраты при сооружении систем водоснабжения.

Пусть нам необходимо подавать воду в количестве Q, м3/с, по напорному водоводу длиной l, м, на геометрическую высоту H0, м. Насос должен развивать напор необходимый для подъема воды и преодоления гидравлических сопротивлений в водоводе.

Общие потери напора в трубопроводе складываются:

а) из потерь на преодоление сил трения hтр – потери по длине;

б) из потерь сосредоточенных в отдельных местах hм – местные потери.

Эти потери могут быть вычислены по известным формулам Дарси-Вейсбаха:

, м; (4.2)

, м, (4.3)

где Vтр, Vм – коэффициенты сопротивления по длине и от местных препятствий; lтр – коэффициент гидравлического трения.

Общие гидравлические потери в водоводе определяются суммой:

, м. (4.4)

Необходимый напор насоса составит , м, то есть он прямо пропорционален квадрату скорости – Hн~w2.

Мощность насоса для подачи воды определяется соотношением

, кВт, (4.5)

то есть мощность, следовательно, и потребление энергии прямопропорциональны квадрату скорости потока воды в трубах – Nн~ w2.

Например, изменение скорости с w=1м/с до 1,4 м/с увеличивает потребляемую мощность в 2 раза.

Обозначим:

Сстр – стоимость строительства системы водоснабжения, которая напрямую зависит от выбранного диаметра трубопроводов;

Сэкс – стоимость эксплуатации системы за год, которая на 70-75% состоит из затрат на электроэнергию.



 
 

Так как приведенные затраты Зприв определяются суммой строительных и эксплуатационных затрат условно приведенных к одному году, то их взаимозависимость можно проиллюстрировать графически (см. рис.4.2).

 

Рис.4.2. Зависимости затрат на систему водоснабжения при Q=const и различных значениях диаметра труб и скорости воды

 

Чем больше диаметр трубопровода D, тем выше строительные затраты Сстр и меньше затраты энергии на перекачку Сэксп. Следовательно существует экономически наивыгоднейший (оптимальный) диаметр Dопт для каждого значения расхода воды Q.

Аналогично, если увеличивать скорость воды в трубопроводе, то при Q=const будет уменьшаться диаметр и, следовательно, уменьшаться затраты на строительство Сстр и возрастать энергозатраты Сэксп. Это доказывает существование экономически оптимального значения скорости wопт.

На основе обобщения опыта и многочисленных технико-экономических расчетов получена формула для расчета Dопт в зависимости от расхода и экономического фактора Э=0,5¸1, учитывающего стоимость труб, условия и способ их прокладки, стоимость энергии и т.п.[2, 3]. Там же приведены таблицы "предельных экономических расходов" с уже вычисленными стандартными значениями Dопт для труб из различных материалов, которые значительно облегчают расчеты.



Эти же расчеты показали, что значения экономически оптимальной скорости обычно находятся в пределах wопт=0,7-1,5 м/с. Меньшие значения скорости – для труб малых диаметров и, соответственно, большие – для бóльших труб. Задаваясь значением wопт по уравнению (4.1) вычисляется оптимальный внутренний диаметр трубы , по значению которого затем подбираем ближайшую стандартную трубу. Этот метод удобно использовать при отсутствии таблиц "предельных экономических расходов".

После выбора диаметров определяются потери напора в трубах.

Для этих расчетов можно воспользоваться формулами Дарси-Вейсбаха (4.2) и (4.3). Необходимые коэффициенты находятся из справочников по гидравлическим расчетам.

Более точные расчеты проводятся по эмпирическим формулам. Наиболее известны формулы Ф.А.Шевелева (ВНИИ ВОДГЕО) [2]. Они получены из опытов (проливок) с натурными водопроводными трубами и учитывают материал труб, их состояние (б/у, новые), режимы течения.

Установлено, например, что в пластмассовых, стеклянных, новых стальных трубах при любых скоростях воды наблюдается переходный режим течения. В стальных б/у и чугунных:

при w<1,2 м/с – переходный режим;

при w>1,2 м/с – турбулентный (квадратичный) режим.

Для этих режимов получены разные расчетные формулы [2, 3]. Например, для не новых стальных и чугунных труб, работающих в квадратичной области (w>1,2 м/с), удельные потери напора i, м/м, вычисляются по формуле:



, (4.6)

а при w<1,2 м/с

. (4.7)

Эти формулы использованы при составлении номограмм и таблиц, которыми удобно пользоваться при расчетах. Есть формулы и других авторов: Андрияшева М.М., Абрамова Н.Н. и др.

Для облегчения расчетов потерь напора на участках сети используются упрощенные формулы Шевелева (полученные приближенной аппроксимацией), приведенные к виду [2]:

, (4.8)

где l – длина участка, м; q – расход воды на участке, м3/с (или л/с); d - поправка на режим течения; so – удельное сопротивление трубопровода. Значения d и so определяются по справочным таблицам в зависимости от диаметра трубы и скорости потока в ней.


Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 11; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.016 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты