Исходные данные.
Диаметр труб существующих водоводов D, мм – 600
Длина водоводов L=6км
Материал труб – чугун
Существующая подача воды насосной станцией Qс, л/с – 630
Расчетное внутреннее давление в трубах Pдоп, МПа – 1,0
Подача воды после реконструкции Qр, л/с – 760
Расчетное внутреннее давление в трубах Pдоп, МПа – 1,0
Отметка минимального уровня воды в резервуарах zРЧВ, м – 16
Отметка верхнего уровня воды в баке водонапорной башни zВБ, м – 41
Тариф на электроэнергию σ, руб/(кВт-час) на 2010 г. – 3,8
2 Схема существующей системы: «насосная станция – водоводы».
рис.1
Гидравлический расчет системы существующих водоводов.
Определим потери напора в существующих водоводах по формуле:
hc = ic ∙ Lc, м
где ic – гидравлический уклон, который определяется по [1]. Его величина, при
заданном диаметре водовода Dc = 600 мм и расходе воды Qв = 0,5×Qc,
Qв= 0,5×630= 315 л/с равна 1000 ic = 2,62;
hc = 2,62 ∙ 6 = 15,72 м
-геометрическую высоту подъема воды насосами:
Нг = zВБ – zРЧВ, м
Нг = 41 – 16 = 25 м
- напор в водоводах:
Нс = Нг + hс,
Нс = 25 + 15,72 = 40,7 м
-сопротивление системы водоводов Sс:
Sс = hc / (Qc)2= 15,7 /(0,63)2 = 39,5
Гидравлический расчет водоводов по 1-му варианту реконструкции (без
Прокладки дополнительного водовода.
Увеличение подачи воды после реконструкции осуществляется за счет повышения потерь напора в водоводах. Цель гидравлического расчета – определить потери напора и напор в существующих водоводах, при пропуске расхода воды Qр =760 л/с.
Схема реконструкции системы: «насосная станция – водоводы» показана на рис.2.
Определяем потери напора в существующих водоводах после реконструкции hр,1 при пропуске по одному водоводу расхода воды,равного Qв=0,5×760=380л/с:
hр,1 = iр,1 ∙ Lc=3,75∙6=22,5 м
Гидравлический уклон 1000 ip1 определяется по таблицам для гидравлического расчёта водопроводных труб. При заданном диаметре водовода Dc = 600 мм, расход воды на один водовод Qв = 380, гидравлический уклон 1000ip1 = 3,75;
Определим напор в водоводах после реконструкции по формуле:
Hр,1 = Нг + hр,1=25+22,5=47,5 м
Величина напора в начале водоводов после реконструкцииHр,1=47,5м сопоставляется с заданным допустимым внутренним давлением в водоводах, которое равно pд=1,0МПа=100м.
Так как напор в трубах Hр,1 не превышает расчётное внутреннее давление в водоводах pд=1,0МПа=100м,то первый вариант реконструкции возможен.
Hр,1 = 47,5 м < Pд = 1,0 МПа = 100 м возможен вариант реконструкции без прокладки дополнительного трубопровода.
Гидравлический расчет водоводов по 2-му варианту реконструкции
(с прокладкой дополнительного водовода).
Увеличение подачи воды в этом варианте предусматривается за счет проклад ки дополнительного водовода.
Этот вариант принимается: при невозможности осуществить реконструкцию по первому варианту, или по экономическим соображениям.
Гидравлический расчет по этому варианту заключается в определении диаметра дополнительного водовода при выполнении условия: величина потерь напора после реконструкции должна быть приблизительно равна потерям напора существующим: 1000ip~ 1000ic=2,62 м/км.
Схема реконструкции системы: «насосная станция – водоводы» изображена на рис.3.
рис.3
Определение величины расхода воды.
Определим величину расхода воды Qд, который нужно подать по дополнительному водоводу:
Qд = Qp – Qc, л/с
Qд = 760 – 630 = 130 л/с = 130 л/с
Подбор диаметра дополнительного водовода.
По таблицам для гидравлического расчёта водопроводных труб при заданных расходе Qд = 130 л/с и величине гидравлического уклона после реконструкции 1000iд, ~ 2,62м/км, принимается диаметр дополнительного водовода Dд = 450 мм, в котором гидравлический уклон будет равен 1000iд = 2,12
Определение потерь напора в дополнительном водоводе.
Определяем потери напора в дополнительном водоводе принятого диаметра по формуле:
hд =1000iд ∙ Lс = 2,12 ∙ 6 = 12,72 м
Определение проводимости водоводов.
-одного существующего водовода Рс:
Рс = (0,5 ∙ Qc) /(hc)0,5= (0,5 ∙ 0,63) /(15,72)0,5 = 0,07954
-дополнительного водовода Рд:
Рд = Qд / (hд)0,5 = 0,13 /(12,72)0,5 = 0,0365
Системы трёх параллельно соединённых водоводов Pр,2
Pр,2 = 2 ∙ Рс + Рд =2 ∙ 0,07954 + 0,0365 = 0,19558
Определение потерь напора в эквивалентном трубопроводе.
Определим потери напора в системе трех водоводов по формуле:
hp,2 = (Qp / Pp,2 )² = (0,76/ 0,19558)² = 15,1 м
При параллельном соединении трубопроводов, потери напора в системе водоводов hp,2 и в каждом из трех водоводов должны быть равны hp,2 = hс = hд.
Расчеты показывают, что это условие не выполняется. Для выполнения этого условия необходимо произвести перераспределение расходов воды по водоводам.
