В этом случае при гидравлической увязке кольцевой сети потери напора на участках будут определяться по формуле (7).
Невязка в кольце
, (14)
где (n+) – количество участков положительного направления,
(n–) – противоположного.
При гидравлической увязке сети поправки должны вводиться к величинам транзитных расходов. Величина поправки 
может быть найдена из выражения
(15)
или 
где m–общее количество участков в кольцах.
В квадратных скобках – сумма частных производных функции (15), взятых с учетом того, что на участках (n–) поправка из транзитного расхода вычитается.
Отсюда величина поправочного расхода
В табл. 21 приведен расчет гидравлической увязки сети (рис.15) с трапецеидальными эпюрами расходов.
Таблица 21
| Кольцо | Номер участ-ка | qтр | q0 | S 10^6 | S*qтр 10^6 | S*qо 10^6 | h | Поправки ∆q, л/с | qтр | h | |||||
| в дан-ном кольце | в смеж-ном | Всего | |||||||||||||
| 4-1 | 66,5 | 295,34 | 0,0196 | 0,0077 | 1,88 | -5,14 | -5,14 | 61,36 | 1,47 | ||||||
| 1-2 | 14,5 | 2240,5 | 0,0325 | 0,0717 | 2,28 | -5,14 | -5,14 | 9,36 | 1,33 | ||||||
| 4-5 | -57,2 | 0,0072 | 0,0018 | -1,15 | 5,14 | 5,14 | 130,64 | -1,12 | |||||||
| 5-2 | 14,5 | -1808,8 | 0,0262 | 0,0470 | -1,47 | 5,14 | -1,46 | 3,68 | 18,18 | -1,54 | |||||
| Невязка | 1,54 | 0,14 | |||||||||||||
| dq=- h/(2*SSqтр+q0) | -5,14 | ||||||||||||||
| 5-2 | 14,5 | 1808,8 | 0,0262 | 0,0470 | 1,47 | -1,46 | 5,14 | 3,68 | 18,18 | 5,62 | |||||
| 2-3 | 0,0000 | 0,8230 | 7,96 | -1,46 | -1,46 | -1,46 | 1,54 | ||||||||
| 5-6 | -778,6 | 0,0202 | 0,0226 | -1,33 | 1,46 | 1,46 | 27,46 | -1,19 | |||||||
| 6-3 | -25295 | 0,0000 | 0,6577 | -5,70 | 1,46 | 1,46 | 1,46 | -5,53 | |||||||
| Невязка | 2,39 | 0,44 | |||||||||||||
| dq=- h/(2*SSqтр+q0) | -1,46 | ||||||||||||||
Невязка 
Поправочный расход 
Сравнивая полученные значения потерь напоров с данными, рассчитанными в табл. 19, можно отметить, что наибольшее отклонение наблюдается на концевых участках 2–3 и 6–3.Разница в величинах достигает 27 %. Значения, полученные по табл. 21 представляются более достоверными.
РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ С ДВУСТОРОННИМ И МНОГОСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ И С ПОДБОРОМ НАСОСОВ, ПОДАЮЩИХ ВОДУ В УЗЛЫ ПИТАНИЯ
Задача решается в два этапа. На первом этапе задаются величинами требуемых напоров во всех узлах сети, определяемых по формуле (13) в зависимости от этажности зданий.
 |
Гидравлический расчет сети дает значения необходимых напоров в узлах питания. Особенности расчета сети на этом этапе рассматриваются на примере. В сеть с известными узловыми расходами (рис. 18) вода подается с трех сторон: в узел 1 – 50 л/с; в узел 3 – 100л/с; в узел 4 – 100 л/с. Во всех 6 узлах сети требуемый напор при пятиэтажной застройке составляет Нт = 10 + (5–1) 4 = 26 м. Намечаются направления потоков на участках, при этом учитываются величины подаваемых в узлы расходов. Затем все узлы питания соединяются в один узел (№ 999) фиктивными участками 999–1, 999–4, 999–3 и определяются предварительные значения расчетных расходов с помощью описанной в п.8 процедуры.
На схеме (рис. 18) показаны найденные значения. По условию в узел 3 подается 100 л/с; на участке 999–3 необходимо ввести поправку 100 – 113,5 =
= – 13,5 л/с. Эту поправку надо ввести в расходы всех участков кольца 999–4–5–6–3–999, совпадающих по направлению с участком 999–3 и такую же поправку с обратным знаком в расходы участков противоположного направления
Рис. 19.
Расходы на участках, л/с:
999–3 113,5–13,5=100
3–6 71,5–13,5=58,0
6–5 44–13,5=30,5
4–5 44+13,5=57,5
999–4 104,75+13,5=118,25
После этого участок 999–3 из расчета исключается. Аналогичная процедура с поправкой участка 999–4, а именно 100 – 118,25 = – 18,25 л/с, проводится в кольце 999–1–4–999.
Расходы на участках, л/с:
999-4 118,25 – 18,25=100;
4 – 1 31,75 – 18,25=13,5;
999 – 1 31,75 + 18,25=50.
Участки 999 – 1 и 999 – 4 на этом этапе расчета исключаются.
В результате получается предварительное значение расчетных расходов, показанное на схеме (рис. 19) Далее производится назначение диаметров труб и гидравлическая увязка колец.
По найденным значениям потерь напора определяются необходимые напоры в узлах питания (см. табл. 21). В результате гидравлического расчета получаются значения напоров в узлах питания: в узле 1 – 33,73 м; в узле 3 – 60,65 м; в узле 4 – 47,05 м.
Таблица 21
Предварительный гидравлический расчет. Узловые отборы и напоры в узлах
| № узла | Отметка земли (верха трубы) | Узловой отбор, м3/с | Напор в узле, м |
| 33,0 | 0,049 | 33,73 | |
| 28,0 | 0,0435 | 32,59 | |
| 12,0 | 0,0275 | 60,65 | |
| 24,0 | 0,0290 | 47,05 | |
| 28,3 | 0,0735 | 35,29 | |
| 41,8 | 0,0275 | ||
Далее приступают ко второму этапу решения задачи – к подбору насосов. Чтобы получить аналитическое выражение для характеристики Q–H насоса можно вызвать в Exel точечную диаграмму по нескольким точкам и добавить линию тренда полиномиального типа порядка 2.
Другой простой способ – представить характеристику в виде перевернутой параболы и найти на ней координаты двух точек – вершины параболы Qo, Hо и еще какой–либо точки в правой части рабочей зоны Q1, H1
Тогда характеристика 
, где
; 
; 
.
Если установлено несколько (N) одинаковых насосов, то
.
В узле 1, при расходе 50 л/с (180 м3/ч) и напоре 33,73 м насос Д200–36, n = 1450 об/мин, диаметр колеса 242 мм.
Аналитическая характеристика (расходы в м3/с)
Н= – 2062Q2 + 27,75Q + 40,125.
В узле 3, Q=100л/с или 360 м3/ч, напор 60,65 м, насос Д500–65, n=1450 об/мин, диаметр колеса 465 мм.
Характеристика Н = – 1225,8 Q2 + 119,05 Q + 70,169.
В узле 4, Q = 100 л/с или 360 м3/ч, напор 47,05 м, насос Д500–65, n = 1450 об/мин, диаметр колеса 390 мм.
Характеристика Н= – 1395Q2 + 141,94Q + 46,478.
Отметки установки насосов (см. табл. 21)
Z1=33,0м; Z3=12,0м; Z4=24,0м.
Для гидравлического расчета строится аналогичная приведенной на рис.19 схема с фиктивными участками и фиктивным узлом питания 999.
В этом случае образовавшиеся фиктивные кольца участвуют в процедуре гидравлической увязки колец, однако вместо потерь напора на фиктивных участках подставляются значения пьезометров на напорных патрубках насосов –с обратным знаком.
Если питание в узел осуществляется из резервуара, подставляется пьезометрическая отметка среднего уровня в резервуаре также с обратным знаком.
Если насос установлен на отметке Z1, а характеристика Q–H насоса выражается уравнением , то пьезометр равен П= 
. Результаты гидравлического расчета приведены в табл. 22.
Таблица 22
Результаты расчета. Данные по участкам
| № участка | Длина, м | Диаметр, м | Материал труб | Расход, м3/с | Скорость, м/с | Потери напора, м | |
| 1–2 | 0,15 | чугун | 0,0111 | 0,63 | 3,45 | ||
| 5–2 | 0,15 | чугун | 0,0087 | 0,49 | 1,75 | ||
| 4–1 | 0,15 | чугун | 0,0108 | 0,61 | 2,70 | ||
| 4–5 | 0,25 | чугун | 0,0482 | 0,98 | 4,44 | ||
| 3–2 | 0,15 | чугун | 0,0236 | 1,34 | 14,11 | ||
| 3–6 | 0,25 | чугун | 0,0615 | 1,25 | 5,86 | ||
| 6–5 | 0,2 | чугун | 0,0340 | 1,08 | 6,46 | ||
| 999–1 | – | 0,0493 | –69,46 | ||||
| 999–4 | – | 0,0881 | –72,16 | ||||
| 999–3 | – | 0,1127 | –80,02 |
В 5–й графе на последних(фиктивных) участках получены значения подачи в узлы, в 7–й графе – значения пьезометров с обратным знаком. Таким образом, напоры в узлах питания при работе насосов: в узле 1: 69,46 – 33 = 36,46; в узле 3: 80,02 – 12,0 = 68,02; в узле 4: 72,16 –24 = 48,16 м.
Если в каком–либо узле питания установлен высокорасположенный резервуар (башня), то в графе 5 определится расход («+») из башни или расход («–») поступающий в башню.
В некоторых случаях целесообразно, для поднятия напора в определенной зоне сети устанавливать насосную установку, врезая ее в сеть, без резервуара (рис. 20).
С точки зрения гидравлики это означает, что между точками а и б в сети появился участок с отрицательной потерей напора, равной 
. Наиболее часто встречается на практике вариант, который требует включения в расчетную схему существующих участков, находящихся в эксплуатации. С течением времени происходит увеличение сопротивления труб из–за коррозионных или солевых наростов, грязевых отложений, и других факторов.
Условно можно считать, что со временем происходит снижение пропускной способности из–за уменьшения эффективного диаметра, причем в первые годы зарастание труб происходит более интенсивно, а затем скорость отложений уменьшается (в случае коррозионных наростов); 
при солевых отложениях, например, карбонатно–кальциевых, скорость увеличения толщины наростов может со временем оставаться на одном уровне.
Для сетей, в которых уменьшение пропускной способности связано с коррозией металла, принято, что эффективная толщина наростов на внутренней поверхности трубы изменяется по зависимости типа
,
где Т – число лет эксплуатации,
а– коэффициент, величина которого зависит от состава транспортируемой
воды и свойств внутренней поверхности трубопровода.
Для того, чтобы ввести в расчет наиболее достоверное значение коэффициента а, производятся замеры давлений на работающей сети в возможно большем количестве узлов и параллельно выполняется гидравлический расчет кольцевой сети для разных значений коэффициента а. Конечный расчет производят с коэффициентом а, при котором наблюдается минимальное среднеквадратичное отклонение расчетных напоров от реально измеренных. Расчет сети в этом случае производят, задаваясь значениями расходов на участках, измеренных с возможно наибольшей правдоподобностью.
