Расчет разветвленных (тупиковых) водопроводных сетей

Методические указания.

Тупиковая водопроводная сеть состоит из основной (главной) магистрали и ответвлений.

Величины отдачи (потребления) воды из сети в точках разветвления отдельных ее участков (узлах) и в конечных точках принято называть узловыми расходами. Величины потребления воды на отдельных участках сети называют путевыми расходами. Для упрощения расчетов водопроводных сетей путевые расходы на каждом участке обычно делят на две равные части и добавляют из к узловым расходам в начале и в конце участка[1]. Расчетные расходы, проходящие по отдельным участкам сети, называются линейными расходами и обозначаются q_1-2, q_2-3 и т.д.

Обычно при расчете тупиковой сети нужно определить диаметры труб на всех участках и напоры в каждой узловой точке сети. В этом случае предварительно выбирают главную магистраль, соединяющую начальную точку сети с наиболее удаленной и возвышенной из конечных ее точек. Диаметры участков главной магистрали в зависимости от линейных расходов принимаются по формуле (3.10 – 3), после чего по формуле (3.10 - 1) находятся напоры в каждой узловой точке.

Диаметры ответвлений от главной магистрали определяются из формулы (3.10 - 1) по известной разнице напоров в начале и в конце каждого ответвления. Если ответвление состоит из нескольких участков, то можно определить средний пьезометрический уклон всего ответвления по формуле:

(3.10 - 14)

По этому уклону можно принять ориентировочные значения напоров в каждой узловой точке ответвления, а затем определить диаметры каждого участка. Таким же образом рассчитывается и главная магистраль при известных пьезометрических напорах в ее начале и конце.

Применяя формулы (3.10 - 1) и (3.10 - 6), можно определить также пропускную способность участков сети при известных диаметрах и напорах в начальной и конечных точках сети.

ПРИМЕР

1. Тупиковая водопроводная сеть (рис. 3.10 - 3) характеризуется следующими данными: длина участков l_1-2 = 300 м, l_2-3 = 200 м, l_3-4 = 150 м, l_3-5 = 250 м, l_2-6 = 100 м, l_6-7 = 100 м, l_6-8 = 150 м; геодезические отметки точек z₁ = 41,00 м, z₂ = 40,50 м, z₃ = 40,50 м, z₄ = 38,00 м, z₅ = 37,00 м, z₆ = 38,00 м, z₇ = 36,00 м, z₈ = 37,00 м; узловые расходы Q₂ = 6 л/сек, Q₃ = 15 л/сек, Q₄ = 11 л/сек, Q₅= 14 л/сек, Q₆ = 8 л/сек, Q₇ = 9 л/сек, Q₈ = 8 л/сек; удельные путевые расходы на участках 2-3 и 6-8 q₀ = 0,02 л/сек/м; свободный напор Н_СВ ≥ 12,00 м. Определить диаметры участков и напоры в узловых точках при указанных значениях S₀.

Решение

а) 1) Выбор в расчет главной (основной) магистрали производится так. Из условий задачи видно, что направления к точкам 7 и 8 не могут быть основной магистралью, так как отметки этих точек, расстояния до них и расходы в них меньше, чем в точках 4 и 5. В точке 5 расход больше, чем в точке 4, большим также является и расстояние до точки 5, но отметка земли в точке 4 выше, чем в точке 5. В связи с этим следует сравнить напоры в узловой точке 3, необходимые для подачи воды в точке 4 и 5.

Примем в первом приближении предельную скорость на участках 3 – 4 и 4 – 5 V_пр=0,85 м/сек и по формуле (3.10 - 3) определим диаметры участков, соответствующие этой скорости.

Принимаем ближайшие стандартные диаметры d_3-4 = 125 мм (удельное сопротвление S₀ = 111 сек²/м⁶) и d_3-5 = 150 мм (S₀ = 41,8 сек²/м⁶). Определим необходимый напор в точке 3 для подачи воды в точку 4.

Определим необходимый напор в точке 3 для подачи воды в точку 5.

Так как для подачи воды в точку 4 необходим напор больший, чем для подачи воды в точку 5, то основной магистралью является направление 1-2-3-4.

Принимаем напор в точке 3 Н₃=52,01 м.

Проверяем свободный напор в этой точке 3.

Н_3СВ = Н₃ – z₃ = 52,01 – 40,50 = 11,51 м < 12,00 м

Таким образом, напор получился менее заданного. Поэтому нужно увеличить пьезометрическую отметку в точке 3 до

Н₃ = 40,5 + 12,0 = 52,5 м

Определим расчетный расход на участке 2-3

Задаемся предельной скоростью на этом участке V_пр = 1,0 м/сек и определяем диаметр

Принимаем стандартный диаметр d_2-3 = 250 мм (S₀ = 2,75 сек²/м⁶).

Определение пьезометрического напора в точке 2, а затем и расчет линии 1-2 производится аналогично расчету, приведенному выше. Следует помнить, что расчетный расход на участке 1-2 будет представлять собой сумму всех узловых расходов в точках 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и путевых расходов на участках 2-3 и 6-8.

Расчет основной магистрали удобно свести в таблицу по приводимой форме (3.10 - 2)

Таблица 3.10 – 2

№ точек	Длина l, м	Расчетный расход q, л/сек	Предельная скорость V_пр, м/сек	Диаметр d, мм	Удельное сопротивление S₀, сек²/м⁶	Потери напора h_l = S₀q²l, м	Геодезическая отметка z, м	Пьезометрический напор Н, м	Исправленный напор Н’, м	Свободный напор Н_СВ, м
4 3 2 1	150 200 300	11,0 42,0 78,0	0,85 1,00 1,00	125 250 300	111,0 2,75 1,03	2,01 0,97 1,88	38,0 40,5 40,5 41,0	50,00 52,01 53,47 55,35	50,49 52,50	12,49 12,00 12,97 14,35

Таким образом, если в начале основной магистрали сооружается водонапорная башня, то ее расчетная высота должна равняться свободному напору в этой точке, т.е 14,35 м.

2) Расчет ответвлений (ветвей) от основной магистрали ведется следующим образом. Ветвь 3-5. Для этого участка известны пьезометрические напоры в его начале и конце. Из формулы (3.10 - 1) можно сразу определить необходимое удельное сопротивление:

По таблице 3.10 – 1 принимаем ближайший больний диаметр d = 150 мм (S₀ = 41,8 сек²/м⁶). Определим свободный напор в точке 5

Ветвь 2-6-8. Здесь, кроме диаметров, неизвестен также пьезометрический напор в точке 6, которым можно задаться по среднему пьезометрическому уклону, определяемому по формуле (3.10 - 9).

Ориентировочный напор в точке 6 будет равен

Н₆=Н₂ – i_p_ср∙ l_2-6=53,47-0,0179∙100=51,68 м.

Расчетный расход на участке 2-6

q_2-6= Q₆ + Q₇ + Q₈ + q₀ l_6-8 = 8,0 + 9,0 + 8,0 +0,02 ∙ 150 = 28,0 л/сек.

Необходимое удельное сопротивление на участке 2-6

По таблице 3.10 – 1 принимаем d = 200 мм (S₀ = 9,03 сек²/м⁶). Пьезометричекий напор в тчоке 6 будет равен

Участки 6-8 и 6-7 рассчитываем по изветсной разнице напоров в их начале и конце аналогично участку 3-5. Расчеты ветвей удобно свести в таблицу (3.10 - 3):

Таблица 3.10 – 3

Ветви	Длина l, м	Расход q, л/сек	Заданные напоры		Требуемое удельное сопротивление S₀, сек²/м⁶	Диаметр d, мм	Факт. удельное сопротивление S₀, сек²/м⁶	Потери напора h_l = S₀q²l, м	Факт. пьезометрический напор в конце участка Н_к, м	Геодезическая отметка в конце участка z_к, м	Свободный напор в конце участка Н_СВ=Н_н – h_l-z_к, м
			Начальный Н_н, м	Конечный Н_к, м
3-5 2-6 6-8 6-7	250 100 150 100	14,0 28,0 9,5 9,0	52,50 53,47 52,76 52,76	49,00 51,68 49,00 48,00	71,5 22,85 278 588	150 200 125 100	41,8 9,03 111,0 368,0	2,05 0,71 1,50 2,98	50,45 52,76 51,26 49,78	37,00 38,00 37,00 36,00	13,45 14,76 14,26 13,78

Так как свободные напоры в конечных точках сети 5, 8 ,7 несколько более заданной величины (Н_св = 12,00 м), то для более экономичного решения можно эти участки разделить на 2 части с разными диаметрами, как это сделано в примере 1 на стр. 63.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 5054; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 14 151617 18 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!