Короткі теоретичні відомості. Кільцеві (замкнуті) водопровідні мережі є системою замкнутих суміжних між собою кілець-контурів (рис

РОЗРАХУНОК КІЛЬЦЕВИХ ВОДОПРОВІДНИХ МЕРЕЖ

Кільцеві (замкнуті) водопровідні мережі є системою замкнутих суміжних між собою кілець-контурів (рис. 1).

Рисунок 1

Розрахунок кільцевої мережі складається з наступних етапів:

1) визначення шляхових витрат для всіх ділянок Q_шл =q₀·l;

2) визначення вузлових витрат в кожному вузлі Q_п (розрахункова вузлова витрата складається із заданої зосередженої вузлової витрати і напівсуми шляхових витрат на ділянках, що примикають до даного вузла);

3) попереднього призначення величини і напрямів лінійних витрат q_n на кожній ділянці мережі, відповідного принципу подачі води по найкоротшому шляху в найвіддаленіші точки (для кожного вузла потрібно дотримувати умову: сума витрат, які приходять до вузла дорівнює сумі витрат що виходять з вузла, включаючи вузловій).

4) визначення діаметрів ділянок по формулі:

(1)

з урахуванням намічених лінійних витрат і граничних швидкостей;

5) власне гідравлічного розрахунку (ув'язки) мережі, що складається з визначення дійсних лінійних витрат і п'єзометричних напорів у вузлових точках мережі. При цьому в кожному кільці сума втрат напору на ділянках з рухом води за годинниковою стрілкою повинна дорівнювати сумі втрат напору на ділянках з рухом проти годинникової стрілки. Приймаючи втрати напору за годинниковою стрілкою позитивними, а проти годинникової стрілки негативними, отримаємо для першого кільця

або в загальному випадку (2)

Звичайно така рівність відразу не виходить, оскільки лінійними витратами задаються орієнтовно, тому слід уточнити розподіл витрат, тобто провести ув'язку мережі відповідно до рівняння (2).

Ув'язка мережі по методу В. Р. Лобачева. Якщо позитивні втрати виявилися більше негативних, то потрібно зменшити лінійні витрати на відповідних ділянках на величину поправочної витрати Δq і для дотримання балансів витрат у вузлах на ділянках з негативними втратами лінійні витрати слід збільшити на ту ж величину Δq. Іншими словами, по кільцю проти годинникової стрілки пропускається поправочна витрата Δq. Якщо в кільці переважають негативні втрати, то поправочна витрата пропускається за годинниковою стрілкою. Представимо формулу (2) у вигляді

де – опір ділянки трубопроводу.

Поправочну витрату для кожного кільця визначаємо по формулі

(3)

дее —нев’язка втрат напору в кільці.

Виправляючи відповідні лінійні витрати на величину Δq, можна легко ув'язати однокільцеву мережу. Оскільки водопровідна мережа складається з декількох кілець, то на всіх суміжних ділянках будуть по дві поправочні витрати, обчислені для кожного кільця. Це дещо ускладнює розрахунок, оскільки одна поправочна витрата, зменшуючи нев'язку в одному кільці, може збільшити її в сусідньому, а тому розрахунок складається з ряду послідовних наближень. На практиці нев'язку втрат по окремих кільцях доводить до 0,3–0,5 м, і крім того, перевіряють нев'язку по всьому контуру мережі, яка не повинна бути більше 1–1,5 м. Слід зазначити, що при кожному виправленні витрат змінюється швидкість і, отже, питомий опір трубопроводу, зміна якого відносно невелика і його звичайно враховують наприкінці розрахунку після остаточного виправлення витрат.

Знаючи необхідний напір в найвіддаленішій точці мережі і додаючи до нього послідовно втрати, підраховані по уточнених витратах, можна знайти п'єзометричні і вільні напори в кожній точці мережі, у тому числі на її початку. П'єзометрична висота в початковій точці і визначить висоту водонапірної башти або необхідний напір насоса.

Завдання

Розрахувати двохкільцеву водопровідну мережу (рис.1), якщо: довжини ділянок: l_1-2, l_2-3, l_3-6, l_1-4, l_4-5, l_5-6, l_{2-5, м}; питома шляхова витрата на всіх ділянках q₀, л/с/м; зосереджені витрати у вузлах:: , , , л/с; п'єзометрична відмітка в крапці 6 H₆, м; труби чавунні.

№ з/п

довжина ділянки, м

зосереджена витрата, л/с

q0, л/с/м;

H6, м;

материал труб

l1-2

l2-3

l3-6

l1-4

l4-5

l5-6

l2-5

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

0,015

поліетилен

0,02

асбестоцемент

0,025

чавун

0,01

сталь

 

 

Рисунок 2