Принципы определения диаметров труб водопроводных линий

Зная расход воды, протекающее по трубопроводу, выбирают его диаметр. Решение этой задачи связано с отысканием минимума приведенных затрат Рпр, на строительство Pст и эксплуатацию Рэк за расчетный срок Ток. Приведенные затраты представляются выражением.

Величина Рт определяется стоимостью труб, их транспортировки, разработки траншей, укладки и т. д. Эксплуатационные затраты Рэк — сумма двух составляющих стоимости энергии. Рэл, затрачиваемой на преодоление потерь напора в трубопроводе и подъем воды на заданную отметку, а также затрат Pa, представляющих суммарную стоимость работ по ремонту и отчислений на амортизацию. Величина Ра принимается как процент R от стоимости Рст, т. е. Pст /100=Ра.

С возрастанием скорости движения воды в трубопроводе потери напора растут. Это приводит к увеличению требуемой мощности насосных агрегатов, подающих воду:

где Н0 — геометрическая высота подъема воды; з — КПД насосных агрегатов.

Формулы для гидравлического расчета водопроводных труб

Для определения параметров работы системы подачи и распределения воды необходимо знать расходы, транспортируемые по трубопроводам, и соответствующие им потери напора. Основной формулой, охватывающей случаи напорного и безнапорного движения в каналах и трубах, является следующая:

где Скоэффициент Шези; R — гидравлический радиус; i — гидравлический уклон.

Частным случаем этой формулы при напорном движении является формула ДарсиВейсбаха, широко применяемая в инженерной гидравлике:

где hik — потери напора участка трубопровода; лкоэффициент гидравлического сопротивления этого участка; lik и dik — длина и диаметр трубы участка; хik — скорость движения воды в трубе; g — ускорение свободного падения.

При расчете водопроводных систем удобнее использовать формулу, в которой скорость заменена расходом:

где Ккоэффициент; qik — расход воды на участке; m — показатель степени.

Ф.А. Шевелевым предложены следующие формулы для определения единичных потерь напора в трубах:

· неновых стальных и чугунных, работающих в квадратичной области при х> 1,2 м/c.

· неновых стальных и чугунных, работающих в переходной области при и < 1,2 м/с.

· асбестоцементных.

· пластмассовых.

При определении гидравлического уклона железобетонных труб можно пользоваться зависимостями, полученными в ЛИИЖТе под руководством B.C. Дикаревского:

· для виброгидропрессованных.

· для центрифугированных.

Общая формула потерь напора может быть представлена в виде где S0=Kik/dikm.

Величина So называется удельным гидравлическим сопротивлением. Гидравлическое сопротивление участка трубопровода Sik = Solik. Если трубы работают в неквадратичной области, то расход (или скорость) в формуле потерь напора имеет некоторую дробную степень, т. е.

Для неновых металлических труб при скоростях движения воды до 3 м/с, имеющих место на практике, М. М. Андрияшевым предложена формула:

Для асбестоцементных труб Н. Н. Абрамовым получена форма:

Для вычисления потерь напора при безнапорном движений необходимо определить значение коэффициента Шези ©. Он может быть вычислен по формуле Н. Н. Павловского.

C = l/nRy,.

где n — коэффициент шероховатости труб, принимаемый, но табл.1; R — щ/ч — гидравлический радиус, соответствующий расчетному наполнению (здесь %=рdб/360 — смоченный периметр при расчетном наполнении; б — центральный угол в трубе, соответствующий расчетному наполнению; щ =d/8(рб/180-sinб) — площадь живого сечения потока, соответствующая расчетному наполнению); У — показатель степени, определяемый по формуле.

Таблица 1.