Гидравлический расчет разветвленных тупиковых сетей.

 

Возможны два варианта постановки задачи расчета:

по заданным свободным напорам в диктующей точке и известным узловым расходам воды. Определить диаметр труб и необходимый напор в начале сети (напор насоса, высота башни).

 

1) Выбрана расчетная ветвь к диктующей точке

2) На участках этой ветви определяется расчетные расходы

 

Q _1-2 = q₁+q₂+q₃

Q_2-3 = q₂+q₃

Q_3-4 = q₂

 

3) По этим расходам с учетом экономического фактора назначается экономичный диаметр труб и определяются потери напора на участках.

4) определяется требуемый напор в начальной точке.

 

 

По заданным напорам в начале и конце расчетного участка подобрать диаметр трубы (не экономичный).

 

 

 

 

Подбирается диаметр трубы, который при пропуске расчетного расхода q имеет гидравлический уклон менее j _доп.

 

Определяются действительный напор в точке 5.

 

Первый вариант постановки задачи имеет место при расчете тупиковых линий к наиболее удаленным и крупным потребителям. Второй вариант постановки задачи имеет место при расчете ответвлений (сравнительно коротких тупиковых ответвлений)

 

Гидравлический расчет кольцевой сети

В кольцевой сети при заданной ее конфигурации и известных узловых расходах (отборах воды из сети) можно наметить бесконечное количество вариантов распределения потоков воды, удовлетворяющих заданному водопотреблению. Каждому из этих вариантов потокораспределения будут соответствовать определенные диаметры труб, а изменения диаметра хотя бы одного участка повлечет за собой изменения расходов на всех участках сети, таким образом задача сводится к совместному определению и расходов и диаметров на всех участках сети.

Общее математическое решение задачи сводится к решению системы уравнений в которой число неизвестных в 2 раза больше числа участков. В систему уравнений входят уравнения двух типов:

1. Уравнение баланса потерь напора в кольцах по второму закону Киргоффа.

2. Уравнение по первому закону Кирхгоффа.

 

Число уравнений первого типа равно числу узлов. Число уравнений второго типа равно числу колец, что в сумме меньше чем удвоенное число участков.

 

n _узл + n _колец < 2n_{участков}

Такая система уравнений не имеет решения в общем виде (является неопределенной) и для ее решения нужно задаться дополнительными условиями: либо расходами, либо диаметрами (т.е. уменьшить количество неизвестных в 2 раза). В практических расчетах поступают следующим образом: обоснованно производят начальное потокораспределение в кольцах сети с выполнением первого закона Кирхгоффа ( ). По полученным расходам на участках назначают их экономичные диаметры, затем производят перераспределение потоков при известных диаметрах с тем, чтобы добиться выполнения также и второго закона Кирхгоффа ( ). Этот поверочный расчет называется увязкой сети.

 

 

 

Увязка сети

где S- гидравлическая характеристика участка

А- гидравлическая характеристика трубы

l- длина трубы

 

Конечно, при начальном потокораспределении не удалось добиться выполнения второго закона Кирхгоффа, и сумма потерь напора в кольцах равна не 0, а какому-то значению ∆ h.

 

∆ h_I = s₁q₁²+ s₂q₂²- s₄q₄²- s₃q₃²

«-« против часовой стрелки

«+» по часовой стрелке

 

∆ h_II = s₃q₃² + s₅q₅² – s₇q₇² – s₆q₆²

чтобы добиться выполнения второго закона Кирхгоффа нужно ввести поправочные расходы ∆ q в кольцах в направлении противоположном направлению невязки, т.е. где надо уменьшить и увеличить.

 

S₁(q₁- ∆ q_I)² + S₂(q₂- ∆ q_I)² – S₄(q₄+∆ q_I)²- S₃(q₃+∆ q_I- ∆ q_II)² = 0

 

Для второго кольца

 

S₃(q₃-∆ q_II+∆ q_I)² + S₅(q₅-∆ q_II)² – S₇(q₇+∆ q_II)²- S₆(q₆+∆ q_II)²=0

 

Эта система уравнений с двумя неизвестными ∆ q_I и ∆ q_II которая имеет в принципе математическое решение, которое достаточно сложное. В реальных инженерных расчетах каждое кольцо рассматривается самостоятельно, независимо от примыкающих колец, т.е. из каждого уравнения выбрасываются члены, содержащие ∆ q примыкающих колец, выбрасываются члены, содержащие ∆ q² , как имеющие сравнительно очень малую величину.

В результате решения этой системы при таких допущениях получим:

 

 

где -поправочный расход для данного кольца;

∆ h – невязка, полученная в результате гидравлического расчета при начальном потокораспределении в данном кольце.

S – гидравлические характеристики

q – расходы по участкам при первоначальном потокораспределении.

 

Так как математическая задача решена очень грубо, после учета поправочного расхода ∆ q второй закон Кирхгоффа выполнен не будет, и в кольце все равно останется невязка, но конечно, меньше предыдущей.

В инженерных расчетах принято считать допустимой невязку в кольцах 0, 5 м. Если полученные невязки больше 0, 5, цикл расчетов повторяется несколько раз, пока не доберемся до 0, 5 м.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Гидравлический аварийно-спасательный инструмент.
2. Гидравлический расчет водопроводной сети
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДОВ
4. Гидравлический расчет кольцевых сетей низкого давления
5. Гидравлический расчет системы водяного отопления
6. Гидравлический расчет системы холодного водоснабжения
7. Монтаж внутренних осветительных сетей.
8. Общая схема построения высотных геодезических сетей.
9. Представление знаний на основе фреймов и семантических сетей.
10. Расчёт разветвлённых цепей с помощью законов Кирхгофа.
11. Режимы работы электрических сетей.