Основные зависимости необходимые для гидравлического расчета сети холодного водоснабжения с использованием ЭВМ

Стр 1 из 2Следующая ⇒

В основе гидравлического расчета лежит подбор диаметров трубопроводов сети при обеспечении средней скорости движения воды по участку в заданных пределах и определение потерь напора на данном участке.

Согласно п. 7.6. СНиПа [1] «скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей, в том числе при пожаротушении, не должна превышать 3 м/с». Однако снижение скорости ниже 0, 7 м/с также негативно влияет на работу водопроводной сети, вызывая застой воды в трубах и снижение ее качества. Исходя из этого, следует принимать скорость движения в трубах в пределах 0, 7-2, 0 м/с, обеспечивая необходимый запас пропускной способности для пропуска противопожарного расхода.

Расчет потерь напора на участке сети одна из главных и ответственных задач, т.к. основываясь на полученных результатах, принимают решение о необходимости установки подкачивающих устройств. Как и в городской разводящей сети, во внутренних водопроводных сетях учитывают потери напора по длине и на местные сопротивления. Учет каждого местного сопротивления в данном случае принципиально возможен, но значительно загромождает расчет, поэтому СНиП [1] рекомендует завышать потери напора по длине в системах холодного водоснабжения на коэффициент k_l, принимаемый:

0, 3 - в сетях хозяйственно-питьевых водопроводов жилых и общественных зданий;

0, 2 - в сетях объединенных хозяйственно-противопожарных водопроводов жилых и общественных зданий, а также в сетях производственных водопроводов;

0, 15 - в сетях объединенных производственных противопожарных водопроводов;

0, 1 - в сетях противопожарных водопроводов.

Следовательно, основной задачей становится определение потерь напора по длине.

Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и степени шероховатости стенок труб (т.е. от типа и материала труб) и от области гидравлического режима их работы.

Основной формулой для расчета потерь напора по длине является формула Дарси-Вейсбаха:

, (12)
где l – длина трубопровода, м;

V – скорость движения воды, м/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

l - коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима движения жидкости.

Исходя из того, что потери напора пропорциональны длине участка, возможно определять величину потерь напора на единицу длины безразмерной величиной - гидравлическим уклоном i =.

В прил. 10 СНиП 2.04.02-84* [6] рекомендуется определять потери напора на единицу длины трубопровода (i) с учетом гидравлического сопротивления стыковых соединений по следующей формуле:

(13)
где v – средняя по сечению скорость движения, м/с;

d – внутренний диаметр трубы, м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

А₁, А₀, С и m – коэффициенты, определяемые по табл. 1.

Значения коэффициентов в табл. 1 соответствуют применяемой в настоящее время технологии изготовления труб, а в случае отличия гарантируемых заводом-изготовителем значений коэффициентов А₀, А₁ и С от приведенных они должны быть указаны в ГОСТе или технических условиях на изготовление труб.

При технико-экономических расчетах и выполнении гидравлических расчетов систем подачи и распределения воды на ЭВМ потери напора в трубопроводах СНиП 2.04.02-84* [6] рекомендует определять по формуле (14) прил. 10:

(14)

где q - расчетный расход воды, м³/с;

d - внутренний диаметр труб, м.

Таблица 5.1.

Коэффициенты в уравнении (13) для определения гидравлического уклона

№ п/п	Вид труб	M	A₀	1000 A₁	1000 (A₁/2g)	С
	Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0, 226		15, 9	0, 810	0, 684
	Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	0, 284		14, 4	0, 734	2, 360
	Неновые стальные и неновые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	v < 1, 2 м/с	0, 30		17, 9	0, 912	0, 867
v ³ 1, 2 м/с	0, 30		21, 0	1, 070
	Пластмассовые	0, 226		13, 44	0, 685
	Стеклянные	0, 226		14, 61	0, 745

Примечание. Значение С дано для v = 1, 3 × 10^-6 м²/с (вода, t = 10°С).

Значения коэффициента К и показателей степени n и p следует принимать по табл. 5.2.

Для определения расчетных потерь напора в системах водоснабжения в настоящее время в основном используются формулы, полученные Ф.А.Шевелевым (для стальных, чугунных и пластмассовых труб).

Ф.А. Шевелевым предложены следующие формулы для определения потерь напора на единицу длины:

а) для неновых стальных и чугунных труб, работающих в квадратичной области при V< 1, 2 м/с:

; (15)

б) для неновых стальных и чугунных труб, работающих в квадратичной области при V³ 1, 2 м/с:

. (16)

Таблица 5.2

Коэффициенты в уравнении (14) для определения гидравлического уклона

№ п/п	Вид труб	1000 К	p	n
	Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	1, 790	5, 1	1, 9
	Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	1, 790	5, 1	1, 9
	Неновые стальные и неновые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием	1, 735	5, 3
	Пластмассовые	1, 052	4, 774	1, 774
	Стеклянные	1, 144	4, 774	1, 774

Отдельно необходимо обратить внимание на расчет потерь напора в пластмассовых (полиэтиленовых, винипластовых и т.п.) трубах, т.к. в настоящее время на нашем рынке появилось огромное количество данного вида труб различных производителей, зачастую отличающихся по параметрам от отечественных труб. Кроме этого в нормативной литературе (СНиП 2.04.02-84, СП 40-102-2000) предлагаются различные формулы для расчета потерь напора, что вызывает значительную неразбериху и путаницу. Ниже представлены зависимости, достаточно широко распространенные в отечественной нормативной литературе:

1. СНиП 2.04.02-84 [6] предлагает две формулы

а) для технико-экономических расчетов и расчетов на ЭВМ

; (17)

б) с учетом стыковых соединений (с увеличением на 15%) при расчете вручную

, (18)
где q – расход воды, м³/с;

V – средняя скорость движения воды, м/с;

d – внутренний диаметр трубопроводов, м.

Формулы (17) и (18) являются аналогичными и могут применяться равноправно.

2.Вступившие в силу в 2000 году СП 40-102-2000 [7]«Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов» п. 3.5.2. рекомендуют определять потери напора на единицу длины без учета гидравлического сопротивления стыковых соединений по формуле (12) при l=1 и коэффициенте l, определяемом:

, (19)
где b – число подобия режимов течения воды;

, (20)
где Re_ф – фактическое число Рейнольдса;

, (21)
где V – средняя скорость движения воды на участке сети, м/с;

d – внутренний диаметр трубы, м;

n - коэффициент кинематической вязкости воды, м²/с.

Re_кв – число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлического сопротивления при турбулентном движении воды;

. (22)

Коэффициент b принимается равным 2, если по формуле (20) получается значение больше 2.

Формула (19) дает одинаковые результаты с формулами СНиП 2.04.02-84 [6] при К_э равным 0, 000022 м и с учетом коэффициента 1, 15, учитывающего потери напора на стыковых соединениях.

Выполнение расчетов по представленным формулам требует знания величины внутреннего диаметра трубопровода, по которому транспортируется вода. Внутренние диаметры наиболее широко применяемых марок трубопроводов представлены в табл. 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3

Внутренние диметры отечественных труб из полиэтилена и винилпласта

Диаметр	Полиэтилен высокой плотности(низкого давления)	Полиэтилен низкой плотности(высокого давления)	Диаметр	Винилпласт
Л	СЛ	С	Т	Л	СЛ	С	Т	2, 5 кгс/см²	6 кгс/см²	10 кгс/см²
	-	-	-	5, 2				5, 2		-		6, 5
	-	-	-	7, 2				7, 2		-	8, 5	8, 1
	-	-	-	11, 2			11, 2	9, 6		-	12, 6	12, 2
	-	-	-	15, 2			15, 2	12, 4		16, 6	16, 2	15, 8
	-	-	20, 2	19, 6		20, 2	18, 6	15, 4		21, 7	21, 3	20, 9
	-	-	27, 2	25, 2	27, 2	26, 4	24, 2	20, 0		28, 4	28, 0	27, 8
	-	35, 2	34, 6	31, 6	35, 2	33, 0	30, 2	24, 8		36, 5	35, 3	33, 7
	-	45, 2	43, 4	39, 8	45, 2	41, 4	37, 8	31, 4		46, 3	45, 3	42, 1
	58, 2	57, 0	54, 6	50, 0	56, 0	52, 2	47, 8	39, 6		59, 1	57, 3	53, 1
	70, 2	68, 2	65, 2	59, 6	66, 6	62, 2	57, 0	47, 2		70, 5	68, 1	63, 3
	84, 8	81, 8	78, 4	71, 6	80, 2	74, 8	68, 4	56, 6		85, 1	81, 7	75, 9

Примечание. Диаметр, указанный в расчетных таблицах для полиэтиленовых труб, совпадает с ее наружным диаметром.

Таблица 5.4

Внутренние диаметры стальных труб

Диаметр условный	Водогазопроводные ГОСТ 3262-76	Теплодефор-мированные ГОСТ 8734-75	Горячедефор-мированные, холоднодефор-мированные ГОСТ 8732-70*
легкие	обычные	усиленные
	6, 6	6, 2	5, 2	-	-
	9, 5	9, 1	7, 9	-	-
	13, 0	12, 6	11, 4	8, 0 (10, 8)	-
	16, 3(16, 6)	15, 7	14, 9	12, 0(14, 8)	-
	21, 8(22, 1)	21, 2	20, 4	21, 8	19, 0
	27, 9	27, 1	25, 5	28, 0	25, 0
	36, 7	35, 9	34, 3	30, 0(34, 0)	-
	42, 0	41, 0	40, 0	40, 0	36, 0
	54, 0	53, 0	51, 0	-	45, 0(50, 0)
65(70)	69, 1	67, 5	66, 5	-	64, 0(69, 0)
	81, 5	80, 5	79, 5	-	77, 0(82, 0)
	94, 3	93, 3	92, 3	-	-

Иностранные производители труб для внутренних водопроводных систем (Rehau, Ekoplastic, Wavin) в своих информационных материалах предлагают для расчета таблицы и номограммы, не приводя расчетные формулы, а указывая на получение представленных графических зависимостей для каждого вида и диаметра труб в результате экспериментальных работ.

Из вышесказанного следует, что для гидравлического расчета стальных и отечественных пластмассовых труб можно использовать формулы, полученные Ф.А. Шевелевым или СП 40-102-2000[7], а расчет пластмассовых труб иностранного производства должен выполняться с использованием номограмм и таблиц, предлагаемых производителем данного вида труб.

12 Следующая ⇒