ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.06.2019
Просмотров: 11981
Скачиваний: 247
166
•
при простом расположении гидрантов (рис. 5.22)
2
2
г
г
,
a r
r
l
l
r
= +
−
≤ ,
г
(2
),
2
l
a r a a
r
=
−
≤
. (5.14)
Рис. 5.22. Определение расстояния между
распределительными линиями при тушении
пожара от двух гидрантов (простое расположение)
На рис. 5.23 показаны зависимости расстояния между распредели-
тельными линиями от расстояния между гидрантами, построенные по
формулам (5.11) – (5.14).
Рис. 5.23. Зависимость расстояния между распределительными линиями
от расстояния между гидрантами для тушения пожара:
1 – от двух гидрантов при их шахматном расположении;
2 – от двух гидрантов при их простом расположении;
3 – от одного гидранта при простом расположении;
4 – от одного гидранта при шахматном расположении
Видно, что при тушении от двух гидрантов шахматное и простое раз-
мещение гидрантов практически равноценны (кривые 1, 2). При тушении
от одного гидранта шахматное размещение гидрантов позволяет располагать
распределительные линии на большем расстоянии друг от друга, чем при
простом размещении. Это дает возможность выполнять более экономичную
трассировку распределительных линий.
l
г
l
г
2ПГ
4ПГ
3ПГ
2ПГ
1
2
3
4
0
r
2r
l
г
r
2r
а
а
r
167
5.5. Гидравлический расчет водопроводной сети
Целями расчета водопроводной сети являются:
•
определение экономически обоснованных диаметров труб;
•
определение потерь напора в сети.
Диаметры труб определяются по расчетным расходам на отдельных
участках, пропускаемым сетью при ее работе в обычное время (при хозяй-
ственно-питьевом и производственном водопотреблении). Потери напора в
сети рассчитываются при работе сети в обычное время и при пожаре и ис-
пользуются в дальнейшем для определения напоров хозяйственно-
питьевых и пожарных насосов и высоты водонапорной башни.
Водопроводную сеть с водонапорной башней в начале сети рассчиты-
вают для двух случаев. В первом случае сеть рассчитывается на подачу
максимального хозяйственно-производственного расхода, а во втором – на
подачу максимального хозяйственно-питьевого и расчетного пожарного
расхода воды.
Водопроводную сеть с водонапорной башней в конце сети (сеть с
контррезервуаром) рассчитывают для трех случаев:
•
водоразбора в обычное время (без пожара), когда сеть питается с
двух сторон – от насосов и от башни;
•
транзита воды в башню (при минимальном водопотреблении);
•
водоразбора при пожаре, т. е. с учетом расчетного пожарного
расхода.
Приводим гидравлический расчет сети с водонапорной башней в на-
чале сети.
Гидравлический расчет в обычное время (без пожара).
Гидравли-
ческий расчет сети выполняется в следующем порядке.
1.
Определяется равномерно распределенный расход, получаемый
вычитанием сосредоточенных расходов из общего расхода в час макси-
мального водопотребления:
∑
=
=
−
=
n
i
i
Q
Q
Q
1
соср
об
, (5.15)
где n – количество сосредоточенных отборов.
2. Определяется удельный расход воды, т. е. доля равномерно распре-
деленного расхода, приходящаяся на единицу длины водопроводной сети:
1
уд
/
j m
j
j
q
Q
l
=
=
=
∑
, (5.16)
где l
j
– длина каждого участка; m – количество участков; j – номер участка.
168
3. Определяются равномерно распределенные по длине участков от-
боры воды (путевые отборы):
j
l
q
Q
j
уд
пут
=
. (5.17)
4
.
Определяются узловые расходы воды, которыми заменяются рав-
номерно распределенные путевые отборы:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
∑
=
=
m
j
j
j
Q
q
1
пут
узл
5
,
0
, (5.18)
где
∑
=
=
m
j
j
j
Q
1
пут
– сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данно-
му узлу.
5.
К узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы.
Следует заметить, что пп. 1–5 выполняются при расчете водопровод-
ных сетей населенных пунктов. Для сетей промышленных предприятий
отборы воды являются сосредоточенными, поэтому гидравлический расчет
начинается с выполнения п. 6.
6. Предварительно распределяются расходы по участкам сети. Рас-
пределение выполняется при соблюдении следующего условия: сумма
расходов воды, подходящих к каждому узлу, равна сумме расходов воды,
отходящих от узла. Распределение расходов воды начинается от диктую-
щей точки, т. е. конечной точки подачи воды. Перед распределением рас-
ходов необходимо наметить направление потоков в сети.
7. Определяются диаметры труб участков сети.
Эта операция является одним из наиболее ответственных элементов
расчета сети. Диаметры труб отдельных участков сети следует устанавли-
вать в зависимости от расчетного расхода воды, проходящего по данному
участку. Объемный расход воды, диаметр и средняя скорость движения
воды связаны между собой уравнением неразрывности:
2
(π /4)
Q
d
V
=
,
откуда
V
Q
d
π
=
/
4
. (5.19)
Из соотношения (5.19) при заданных значениях Q и V можно опреде-
лить диаметр. Скорость выбирается из технико-экономических соображе-
ний, сущность которых заключается в следующем. С увеличением скорости
движения воды при заданном расходе, как следует из соотношения (5.19),
диаметр труб уменьшается. С другой стороны, при увеличении скорости
движения воды увеличиваются потери напора в трубах и, следовательно,
возрастает расход энергии на подачу воды потребителям.
И наоборот, с
уменьшением скорости движения воды диаметр труб увеличивается, т. е.
увеличивается строительная стоимость системы водоснабжения. Обычно
169
экономически выгодную скорость движения воды принимают в следую-
щих пределах:
для малых диаметров V
э
= 0,7–1 м/с;
для средних и больших диаметров V
э
= 1–1,2 м/с.
Как показывают исследования, указанный метод определения диамет-
ров труб является довольно приближенным. Более точным методом опре-
деления диаметров труб, который широко применяется в России, является
метод с использованием так называемого экономического фактора Э.
Экономический фактор учитывает стоимость электроэнергии, КПД
насосных установок, стоимость строительства сети и водопроводных со-
оружений и т. п. Экономический фактор можно определить по формулам:
30,3σ /
Э
b
=
– для металлических труб; (5.20)
21,1σ /
Э
b
=
– для асбестоцементных труб, (5.21)
где
σ – стоимость энергии; b – коэффициент стоимости сети.
8. Производится увязка сети. Для каждого кольца выбирается условно
положительное направление. Если направление движения потока воды на
участке совпадает с условно выбранным направлением, то потери напора
на этом участке считаются положительными, а если не совпадают, то от-
рицательными. Увязать сеть – значит добиться выполнения следующих
соотношений:
∑
=
=
=
m
j
j
j
q
1
0 – для узлов; (5.22)
∑
=
=
=
m
j
j
j
h
1
0 – для колец. (5.23)
Здесь n – количество участков в кольце; m – количество расходов,
подходящих к узлу и отходящих от него.
Соотношение (5.22) для предварительно найденных расходов должно
выполняться, так как оно использовалось при предварительном распреде-
лении расходов по участкам.
Соотношение (5.23) выполняется при увязке
водопроводной сети, например, методом Лобачева – Кросса. Сущность ме-
тода Лобачева-Кросса состоит в следующем. Пусть для кольца (рис. 5.24)
4
1
i
i
i
h
h
=
=
= Δ
∑
, (5.24)
т. е.
3
4
1
2
h
h
h
h
h
+
− −
= Δ
. (5.25)
170
Рис. 5.24. Элемент кольцевой сети
Величина
Δ
h называется невязкой.
Если
Δ
h > 0, то сумма условно положительных потерь напора больше
отрицательных. Значит, чтобы уменьшить величину
Δ
h (приблизить к ну-
лю), необходимо расходы на участках с условно отрицательными потеря-
ми напора увеличить на величину поправочного расхода, а на участках с
условно положительными потерями напора – уменьшить.
Если
Δ
h < 0, то, наоборот, расходы на участках с условно положи-
тельными потерями напора надо увеличить, а на участках с условно отри-
цательными уменьшить на величину поправочного расхода. Поправочный
расход определяется по формуле:
1
/(2
),
j n
i i
j
q
h
s q
=
=
Δ = Δ
∑
(5.26)
где s
i
– сопротивление участка; q
i
– расход воды по участкам.
Формула (5.26) может быть получена следующим образом.
Пусть для кольца, показанного на рис. 5.24, с предварительно распре-
деленными расходами получилась невязка
Δ
h, т. е.
2
2
2
2
3 3
4 4
2 2
1 1
s q
s q
s q
s q
h
+
−
−
= Δ
. (5.27)
Пусть
Δ
h > 0, тогда
2
2
2
2
3 3
4 4
2 2
1 1
s q
s q
s q
s q
+
>
+
.
Для того чтобы
Δ
h = 0, необходимо расходы q
3
и q
4
уменьшить на не-
которую величину
Δ
q, а расходы q
1
и q
2
увеличить на эту же величину.
Тогда
2
2
2
2
3
3
4
4
2
2
1
1
(
)
(
)
(
)
(
)
0
s q
q
s q
q
s q
q
s q
q
− Δ
+
− Δ
−
+ Δ
−
+ Δ
=
. (5.28)
Раскрывая скобки и отбрасывая члены, содержащие (
Δ
q)
2
как малые в
сравнении с членами, содержащими q и
Δ
q, получим:
2
2
2
2
3 3
4 4
2 2
1 1
1 1
2 2
3 3
4 4
1
2(
)
2
j n
i i
j
s q
s q
s q
s q
h
q
s q
s q
s q
s q
s q
=
=
+
−
−
Δ
Δ =
=
+
+
+
∑
. (5.29)
q
2
, h
2
q
3
, h
3
q
4
, h
4
q
1
, h
1