10.5 Определение диаметров труб участков сети и водоводов.

Назначение диаметров труб участков сети и водоводов является еще одним ключевым этапом проектирования линейной части системы водоснабжения. Именно от того, какие диаметры будут приняты, зависит фактическое потокораспределение, а значит, и уровень надежности всей сети и водоводов, их экономичность. Задача состоит в том, чтобы при принятой конфигурации сети достичь максимальной надежности при минимальных затратах. Максимальная надежность достигается путем назначения равных диаметров в пределах каждого характерного сечения сети (см. на рис. 3.1 сечения I...VI). Это обеспечивает взаимозаменяемость, равнозначимость, равнонадежность транзитных магистралей, а значит, и максимальную надежность сети. Кроме того, равные в сечениях диаметры положительно влияют на экономичность сети, а также на удобство ее строительства и эксплуатации. Минимум затрат обеспечивают назначением экономически наивыгоднейших диаметров труб участков сети. Осуществляют это следующим образом. По схемам предварительного потокораспределения для всех расчетных случаев определяют средние в сечениях расходы. По наибольшим средним расходам для случаев максимального водоразбора или транзита воды в башню по таблице предельных экономических расходов с учетом фактического значения экономического фактора определяют экономически наивыгоднейшие диаметры, равные в пределах каждого сечения. При этом оценивают увеличение потерь напора при пропуске через назначенные диаметры средних расходов в сечениях для случая тушения пожара в час максимального водопотребления. Желательно, чтобы суммарное увеличение потерь напора в сети и водоводах не превышало разницы между требуемыми свободными напорами при нормальной работе и при пожаре. Достигают этого путем корректировки в сторону увеличения диаметров участков с максимальным гидравлическим уклоном. Выполнение этой рекомендации обеспечивает возможность наиболее экономичного способа пропуска противопожарного расхода в часы максимального водопотребления — без установки в насосной станции второго подъема специальных пожарных насосов. Если пожарные насосы окажутся все же необходимыми, типоразмер их может быть принят таким же, как и хозяйственных насосов. Диаметры перемычек, осуществляющих переброску транзитных расходов при авариях на магистралях, назначают конструктивно и принимают равными диаметрам магистральных линий, следующих за данными перемычками. Диаметры замыкающих участков также принимают конструктивно и назначают на один типоразмер меньше диаметров конечных участков магистралей, но не менее 100 мм. На схемах с предварительным потокораспределением (см. рис. 3.5) указывают значения окончательно принятых диаметров труб, одинаковые для всех расчетных случаев.Диаметры водоводов назначают экономически наивыгоднейшие для расчетного расхода: qp = Q/n,

где п — количество водоводов (см. § 3.1); Q — расход воды, проходящей по водоводам.

В случае подключения водонапорной башни к водоводам (рис. 3.8) расход воды Q будет разным для различных- водоводов на участке от насосной станции второго •—'/ 2 3 н> ных их участков. Для во- W?-2 O4 ' L-l/ подъема до точки подключения водонапорной башни (участок 1-2) расход воды Q равен максимальной подаче насосной станции, на участке от точки подключения водонапорной башни до точки примыкания к сети (участок 2-3) — максимальному часовому водопотреблению. Для трубопроводов (участок 2-4), подключающих водонапорную башню (к сети или к водоводам), расход Q принимают равным максимальному поступлению воды в бак или максимальному расходу из него. Находят его в соответствующих графах таблицы для определения регулирующей юз вместимости водонапорной башни (для примера, рассмотренного i В табл. 1.11, ЭТО Значение раВНО 1,14 % ОТ Qcyrmax). ; Водоводы должны быть проверены на пропуск 70 % расчетного расхода воды через п—1 нитку в составе принятой системы подачи и распределения воды. )

Рассмотрим пример назначения диаметров участков водопроводной сети, предварительное потокораспределение для которой представлено на схемах рис. 3.5. В данном примере дик-тующим является случай максимального транзита воды в башню, при котором средние расходы воды в характерных сечениях Qip = 169 л/с, Q"p= 137,6 л/с, Q'p = 88,7 л/с больше, чем в период максимального водоразбора. Приняв чугунные водопроводные трубы и значение экономического фактора Э = 0,75 по табл. 3.5 или по Приложению 4, определяем экономически наивыгоднейшие диаметры. Для расхода 169 л/с (участки 1-2, 1-9, 1-8) экономически наивыгоднейшим диаметром является d3 = 400 мм; для расхода 137,6 л/с (участки 2-3, 1-9, 7-8)—d3 = 350 мм; для расхода 88,7 л/с (участки 3-4, 5-9, 6-7)— da = 300 мм. Участок 1-9 принадлежит первому и второму сечениям, диаметр его принимаем по максимальному значению, т. е. d = 400 мм. Диаметры перемычек (участки 3-9 и 7-9) принимаем конструктивно d = 300 мм, т. е. равными диаметрам последующих магистралей (участков 3-4, 5-9, 6-7), диаметры замыкающих участков 4-5 и 5-6 принимаем также конструктивно d = 250 мм — на один типоразмер меньше предыдущих магистралей (участков 3-4, 5-9, 6-7). Данные диаметры принимаем одинаковыми для всех расчетных случаев и их значения показываем на участках расчетных схем сети. 3.4. Потери напора в водопроводных трубах Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды, характера и степени шероховатости стенок труб (т. е. от типа и материала труб) и от области гидравлического режима их работы. В практике инженерных расчетов наибольшее распространение получила формула h = Solbq2, (3.9) где h — потери напора по длине расчетного участка, м; s0 — удельное гидравлическое сопротивление трубопровода; принимают по табл. 3.6...3.9 в зависимости от материала труб и принятой единицы измерения расчетного расхода q; б — коэффициент, учитывающий область гидравлического режима работы трубопровода; принимают по табл. 3.10 в зависимости от скорости

Для металлических труб при скорости движения воды ^ 1,2 м/с коэффициент 6= 1 (см. табл. 3.8). В этом случае потери напора равны h = sq2. (3.11) Эта формула используется для описания гидравлической характеристики водоводов при построении графиков совместной работы насосов и системы трубопроводов. Еще более часто в практике инженерных расчетов используют таблицы Ф. А. Шевелева (см. Приложение 4 ), в которых в зависимости от материала водопроводных труб для фиксированных значений расчетного расхода q, i л/с, даны значения гидравлического уклона 1000/ и скорости движения воды v, м/с. В этом случае потери напора на участке Л, м, определяют по формуле /1=1000;/, (3.12) где 1000/ — гидравлический уклон (потери напора, м на 1 км длины трубопровода); / — длина участка трубопровода, км. В Приложении 4 дана выборка из таблиц Ф. А. Шевелева для стальных и чугунных труб. В табл. 3.11 дан пример расчета водоводов, примыкающих к водопроводной сети, характерные случаи работы которой представлены на рис. 3.5. Трубы приняты стальные, экономический фактор Э = 0,75. Расчет потерь напора выполнен с помощью таблиц Ф. А. Шевелева. Так, для расчетного расхода qp = 272,5 л/с