Гидравлический расчет водопроводной сети
Основным назначением гидравлического расчета является определение наиболее экономичных диаметров трубопроводов для пропуска расчетных расходов воды, а также условий, обеспечивающих подачу воды ко всем потребителям в необходимом количестве и с наименьшими потерями напора.
Гидравлический расчет сети и насосов без регулирующих емкостей надлежит производить по максимальному секундному расходу.
До начала расчета на аксонометрической схеме сети выбирают расчетное направление от ввода до диктующего водоразборного устройства и определяют длины расчетных участков между узловыми точками. Диктующим называется прибор наиболее высоко расположенный и удаленный от ввода с максимальным рабочим напором.
Расчет выполняется в следующей последовательности:
1. Определение числа потребителей (чел)
где: 
— полезная жилая площадь (м 2 );
– норма площади на одного человека (12 м 2 /чел.)
2. Определение максимального суточного расхода воды (м 3 /сут.)
где: 
— норма максимального потребления воды на одного жителя, л/сут. (прил. 2);
– число потребителей
Ксут – коэффициент суточной неравномерности, для жилых зданий равный 1,1 – 1,3.
3. Вычисление вероятности действия водоразборных устройств
где: 
– норма расхода воды одним потребителем, л/ч (в данном проекте централизованное горячее водоснабжение), (прил. 2);
N – число водоразборных устройств в здании;
– нормативный секундный расход холодной воды диктующего прибора, л/с (прил. 3);
– число потребителей, чел.
4. Определение максимального секундного расхода воды по всем
расчетным участкам (л/с)
где: 
– нормативный расход воды диктующего прибора, л/с
— величина, определяемая в зависимости от общего числа водоразборных устройств на расчетном участке сети N и вероятности их действия Р.
принимается по прил. 4.
5. Определение диаметров труб на расчетном участке
Диаметр труб определяют по расчетному расходу воды, проходящему по данному участку и наиболее экономичной скорости
где: 
— максимальный расход воды на участке, л/с;
— экономически наивыгодная скорость движения воды (в магистральных трубопроводах и стояках рекомендуется принимать не более 1,5 – 2 м/с).
По прил. 6 производится подбор диаметров труб, гидравлических уклонов трубопроводов (удельных потерь напора на трение) и скоростей.
6. Определение среднечасового расхода воды (м 3 /ч)
7. Определение вероятности действия водоразборных устройств
в час наибольшего водопотребления
где: 
– максимальный нормативный часовой расход воды доразборным устройством, л/ч (прил. 3);
8. Определение максимального часового расхода воды (м 3 /ч)
где: 
— величина, определяемая в зависимости от общего числа водоразборных устройств N и вероятности их действия в час наибольшего водопотребления 
принимается по прил. 4.
9. Подбор счетчика воды.
При подборе счетчика воды учитывают его гидрометрические характеристики (предел чувствительности, область учета, характерный предельно максимальный расход), а также допустимые потери напора и условия установки (прил. 5). Диаметр условного прохода (калибр) водосчетчика выбирают по среднечасовому расходу, который не должен превышать эксплуатационный расход счетчика
Скоростной счетчик работает нормально при пропуске расхода, составляющего около 40-50% его максимальной предельной пропускной способности (характерного расхода). Характерным считается предельный часовой расход, при котором потери напора в счетчике составляют 10м.
Минимальный расчетный расход воды, составляющий примерно 6-8% среднечасового или 10-15% максимального расчетного расхода, не должен быть меньше порога чувствительности счетчика или близок к минимальному допустимому расходу
Для удлинения срока службы счетчика средний часовой расход воды, пропускаемой через него, не должен превышать 4% наибольшего суточного водопотребления
Потери напора в счетчике, м, определяются по формуле
где: S – гидравлическое сопротивление счетчика, м/(л с) 2 ;
— расчетный (максимальный секундный) расход воды, л/с.
При учете расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды потери напора 
в крыльчатых счетчиках не должны превышать 2,5м, а в турбинных – 1м.
Если потери напора в счетчике оказались меньше 20% 
, то следует принять другой счетчик (меньшего калибра), чтобы он мог учитывать малые расходы воды.
10. Определение потерь напора.
Потери напора на трение по длине каждого расчетного участка
где: 
– потери напора на единицу длины (прил. 6);
– длина расчетного участка трубопровода, м.
Местные потери напора (в соединениях и фасонных частях труб) находят в процентах от потерь напора на трение по длине, м
Суммарные потери напора, м, по расчетному направлению определяются:
где: 
— потери напора на трение во вводе (от наружной сети до водомерного узла, м;
— потери напора на трение по расчетному направлению от водомерного узла до диктующего водоразборного устройства, м;
— потери напора в счетчике воды, м;
— потери напора на преодоление местных сопротивлений м.
11. Определение общего напора, требуемого для внутреннего во-
где: 
— геометрическая высота, м, подачи воды от отметки гарантированного напора в наружной сети водопровода до отметки расположения диктующего водоразборного устройства;
Гарантированный напор в наружной сети может быть задан от отметки оси трубы ввода в месте его присоединения к наружной сети или от отметки земли у этого места (так называемой отметки гарантированного напора).
Геометрическую высоту подачи , м, определяют по формуле: 
где: 
— превышение отметки пола 1-го этажа над поверхностью земли (планировочная высота);
– число этажей в здании;
— высота этажа здания;
— высота расположения диктующего водоразборного устройства над полом (0,7 – 0,8м);
— потери напора, м, во внутренней сети, вводе и водомерном узле;
— рабочий напор, м, у диктующего водоразборного устройства (прил. 3).
12. Сравнение гарантированного напора с требуемым.
Если 
то необходимо предусмотреть установку повысительных насосов или на отдельных участках можно увеличить диаметры, что приведет к уменьшению 
.
Если 
то установка насосов не предусматривается.
13. Подбор повысительных насосов.
Подбор насоса производится по недостающему напору 
и расчетному расходу воды 
л/с.
где: — требуемый напор, м;
— гарантированный напор.
Данные для подбора насосов в системах водоснабжения и канализации зданий в прил. 7.
Основные сведения по расчету водопроводных сетей и сооружений
Гидравлический расчет водопроводных сетей выполняют с целью
· определения потерь напора в них,
· диаметров труб участков сети.
Потери напора необходимо знать для определения высоты водонапорной башни и напора насосов.
Водопроводная сеть должна быть рассчитана на случаи наибольшего водопотребления, и момента пожара, совпадающего по времени с часом максимального водопотребления. Кроме того, СНиПом предусматриваются и другие расчетные случаи.
При определении диаметров труб линий сети необходимо вычислить расчетные расходы воды для этих линий, т.е. количество воды, которое будет протекать по ним в расчетные периоды работы системы.
В городских водопроводных сетях принимается схема равномерного распределения отбора воды на хозяйственно-питьевые нужды населения. Расходы воды крупных предприятий рассматриваются как сосредоточенные в определенных узлах.
Расход, приходящийся на 1 м длины сети, называется удельным:
где qмакс – максимальный расчетный расход, поступающий в сеть; qсоср – сумма сосредоточенных расходов промышленных предприятий; L – суммарная протяженность рассчитываемой сети.
Принимается, что расход воды на каждом участке магистральной сети пропорционален его длине. Этот расход, называемый путевым,определяют по формуле
где l – длина рассматриваемого участка сети, м.
Каждый участок сети (кроме концевых), помимо путевого расхода qпут, пропускает транзитный расход qт, необходимый для питания последующих участков. Тогда расчетный расход определяют по формуле
,
где α = 0,5 – коэффициент эквивалентности.
Вычисленные по расчетному расходу потери напора в линиях сети равны действительным потерям напора в них при равномерной раздаче воды по длине. Для простоты расчетов путевые расходы приводят к сосредоточенным в узлах сети. Тогда узловой расход определяют по формуле
,
где ∑qпут – сумма путевых расходов, протекающих в линиях сети, примыкающих к данному узлу.
Диаметры труб линий сети определяют как
d = 
,
где q – расчетный расход; v – скорость движения воды в трубопроводе.
Диаметр трубы зависит как от расхода, так и от скорости.
Скорость движения воды зависит от целого ряда показателей:
· стоимости труб и их укладки;
· гидравлических параметров труб и др.
Ориентировочно диаметр труб иногда выбирают по экономичным скоростям, составляющим 0,5–2 м/с. Меньшие значения скоростей принимаются для труб малого диаметра, а большие – для труб большего диаметра.
Потери напора в трубах определяют по формуле
где q – расход воды, протекающей по трубопроводу; d – диаметр трубопровода; l – длина линии сети; п, т и к – показатели степени и коэффициент, зависящий от гидравлических свойств данного вида труб.
Для использования этой формулы в практике расчетов существуют таблицы, позволяющие определять потери напора:
где i = кq n /d m – удельные потери напора. 
Потери напора могут быть также определены по формуле
где s = А01 – сопротивление линии (А0 – удельное сопротивление).
Гидравлический расчет разветвленных сетей выполняется достаточно просто, если известны расходы воды в узлах сети, поступающие к отдельным потребителям. В этом случае вначале вычисляют расчетные расходы; затем, пользуясь приведенными выше рекомендациями, назначают диаметры линий сети; после чего могут быть найдены потери напора в каждом участке.
Общая потеря напора по рассматриваемому направлению может быть определена как сумма потерь напора в последовательно соединенных участках трубопроводов:
При расчете кольцевых сетей как диаметры, так и расходы в линиях сети, в общем случае, являются неизвестными, что приводит к значительным трудностям расчета.
Для схемы водоснабжения, приведенной на рис.2.33, высоту водонапорной башни определяют по формуле
где Нсв – свободный напор в диктующей точке; hс – сумма потерь напора в сети от диктующей точки до водонапорной башни; Zб – отметка поверхности земли в месте расположения башни; Zд – отметка поверхности земли в диктующей точке.
За диктующую принимают точку, в которой для обеспечения свободного напора требуется наибольшая высота водонапорной башни.
Напор насосов определяют по формуле
где НБ – высота бака башни; Нб – сумма потерь напора в водоводе; hвс – сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе насоса; Zо – отметка уровня воды в резервуаре чистой воды.
Рис. 2.33. Напоры в системе водоснабжения:
1 – резервуар чистой воды; 2 – насосная станция; 3 – водоводы;
4 – водонапорная башня; 5 – водопроводная сеть; 6 – диктующая точка
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой схема системы водоснабжения поселения, из каких основных элементов она состоит?
2. Как можно охарактеризовать источники водоснабжения (поверхностные, подземные)?
3. Какие водозаборные сооружения применяются для забора воды из поверхностных источников?
4. Как устроен береговой водозабор?
5. Чем отличается русловый водозабор от берегового?
6. Что относится к специальным водозаборным сооружениям?
7. Какие водозаборные сооружения применяются для подземных вод?
8. Для чего и как устраивают зоны санитарной охраны?
9. Как классифицируются насосные станции?
10. Что размещают в здании насосной станции?
11. Какие насосные установки применяют в насосных станциях?
12. Где и зачем устанавливают насосные станции первого подъема?
13. Где и зачем устанавливают насосные станции второго подъема?
14. Дайте характеристику параметров насосов.
15. Какие требования предъявляют к качеству воды?
16. Какие свойства называются органолептическими?
17. Что относится к физическим свойствам воды?
18. Что относится к химическим свойствам воды?
19. Что такое жесткость воды?
20. Назовите методы очистки питьевой воды.
21. Для чего применяют коагулянты?
22. В каких сооружениях очищают воду?
23. Какие сооружения входят в состав схемы очистки воды?
24. Как и где осуществляется процесс осветления воды?
25. Какие способы обеззараживания применяют для питьевой воды?
26. Зачем нужен остаточный хлор в воде?
27. Какими способами осуществляют умягчение воды?
28. Как прокладывают водопроводные сети?
29. Какая схема сети более надежная в работе?
30. Из каких материалов изготавливают водопроводные трубы?
31. Сравните трубы из стали и из пластмассы.
32. Какие виды арматуры применяют на водопроводной сети?
33. Для чего применяют водонапорный бак?
34. Как устроен водонапорный бак?
35. От чего зависят нормы водопотребления?
36. Приведите примеры норм водопотребления
37. От чего зависит свободный напор?
38. От чего зависит глубина заложения водопроводных труб?
Глава 3. Водоснабжение зданий и отдельных объектов
Классификация систем водоснабжения
Системы водоснабжения зданий и объектов любого назначения должны обеспечивать потребителей водой
· в требуемом количестве,
· под необходимым напором.
Снабжение водой зданий и отдельных объектов может осуществляться от наружной водопроводной сети (населенного пункта, предприятия) или от собственного местного (подземного или поверхностного) источника водоснабжения.
Системы водоснабжения подразделяются по
· способу использования воды,
· обеспеченности напором с учетом установленного оборудования.
Классификация систем водоснабжения по назначению
По назначениюсистемы (рис. 3.1.) подразделяют на
Классификация систем водоснабжения по сфере обслуживания
По сфере обслуживания системы бывают
· раздельными, не соединенными одна с другой (поскольку качество воды в них может быть разное),
· объединенными (хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные или хозяйственно-производственные, в которых предполагается подача воды идентичного качества),
· едиными, обеспечивающими подачу воды на все нужды: хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные.
Рис. 3.1. Системы внутреннего
водоснабжения:
Т3 – горячее водоснабжение
Классификация систем водоснабжения по способу использования
По способу использованияводы различают системы:
Классификация систем водоснабжения по обеспеченности напором
По обеспеченности напоромс учетом установленного оборудования различают системы:
· обеспеченные напором от сети наружного водопровода;
· не обеспеченные напором от сети наружного водопровода.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
