Гидравлический расчёт внутренних водопроводов
Гидравлический расчёт внутренних водопроводов — это довольно большая тема. Поэтому рассмотрим лишь основные его принципы.
Водопровод — это напорная система. Вода может идти в любом направлении под влиянием разности напоров, от большего напора к меньшему напору. При движении воды в трубах происходят два вида потерь напоров:
1) линейные потери напора (на прямых участках труб);
2) местные потери напора (на поворотах, тройниках и т.д.).
Общие (суммарные) потери напора складываются из суммы линейных и местных потерь напора.
Потери напора рассчитывают по специальным гидравлическим формулам. В общем случае потеря напора может быть рассчитана по формуле Вейсбаха [22]
где z — коэффициент гидравлического сопротивления; V — средняя скорость потока в трубе; g — ускорение свободного падения.
В случае прямолинейного участка трубопровода коэффициент гидравлического сопротивления
где l — коэффициент гидравлического трения; l — длина участка трубы; d — внутренний диаметр трубы.
Водопроводы обычно работают в условиях турбулентного режима течения. Поэтому коэффициент гидравлического трения может быть определён по приближённой формуле А.Д. Альтшуля
где Re — число Рейнольдса; D — абсолютная шероховатость стенок трубопровода. Например, для старых стальных труб D » 1,5 мм.
Число Рейнольдса для напорных трубопроводов
где nB — кинематическая вязкость воды, м2/с.
Для облегчения гидравлических расчётов применяют таблицы или графики. В нашей стране используют таблицы Ф.А. Шевелёва [25], которые приведены в большинстве учебников и гидравлических справочников.
Начинают гидравлический расчёт внутреннего водопровода с определения по СНиП 2.04.01-85 [15] нормативных расходов водоразборных приборов (кранов, смесителей). Например, расход холодной воды для крана равен 0,2 л/с.
Затем выбирают расчетную линию сети, от ввода водопровода до наиболее удалённого и высокорасположенного прибора (рассматриваем тупиковые системы В1, без циркуляции).
Эту линию разбивают на участки в местах ответвлений трубопроводов, то есть там, где меняется расход воды. Определяют длину каждого участка и количество приборов, которое обслуживается данным участком. При этом учитывают вероятность совместного действия приборов.
Рассмотрим пример. Конечный участок водопровода в квартире облуживает один прибор — смеситель для кухонной мойки. Тогда расчётный расход данного участка будет 0,2 л/с. Следующий против движения воды участок обслуживает два прибора: смеситель для мойки и смеситель для умывальника. Однако расчетный расход данного участка не является простой суммой 0,2 + 0,2 = 0,4 л/с. Дело в том, что одновременно эти приборы включают не часто. Поэтому, рассчитанный по специальным формулам СНиП 2.04.01-85 [15] расчётный расход получается около 0,22-0,23 л/с. Так учитывают вероятность совместного действия приборов.
После определения расчётного расхода на каждом участке расчетной линии сети подбирают внутренний диаметр труб так, чтобы средняя скорость в трубе была оптимальной:
V0 = 0,9...1,2 м/с.
Эту скорость называют экономически целесообразной.
Следующим шагом гидравлического расчёта является определение линейных потерь напора на каждом расчётном участке. Как уже было сказано, потери напора рассчитывают либо по формулам, либо с помощью таблиц.
Местные потери напора СНиП разрешает определять как долю линейных потерь напора.
Согласно п. 7.7 СНиП 2.04.01-85 [15], общая потеря напора на каждом участке трубопровода холодного водоснабжнения может быть определена по формуле
H = i l (1 + kl),
где i — гидравлический уклон (безразмерный), может быть найден, например, по таблицам Ф.А. Шевелёва [25]; l — длина участка трубопровода; kl — коэффициент, учитывающий долю местных потерь напора. Например, для хозяйственно-питьевого водопровода В1 СНиП [15] рекомендует принимать kl = 0,3.
Таким образом, рассчитав на каждом расчётном участке потерю напора, находят суммарные потери напора в сети внутреннего водопровода.
Приведенные расчёты удобнее всего выполнять в таблице. Кроме того, вместо ручного счёта лучше применять электронные таблицы типа SuperCalc, Lotus 1-2-3 или Microsoft Excel. На наш взгляд, наиболее удобными для автоматизации расчётов являются таблицы Excel версий 97/2000/XP/2003 и др. Таблицы MS Excel в настоящее время установлены практически на любом компьютере. Нами разработаны файлы-шаблоны таблиц гидравлического расчёта водопровода, которые можно получить через Интернет (см. с. 5).
В наружных сетях водопровода имеется гарантированный напор Hg. Его величина должна быть не менее 10 м и не более 60 метров, считая от верха водопроводной трубы [16]. Обычно в городах гарантированный напор находится в пределах 20-30 метров водяного столба. Для водоснабжения малоэтажных зданий часто хватает гарантированного напора, то есть дополнительной подкачки насосами не требуется. Для многоэтажных зданий, наоборот, надо проверять потребность в насосах, повышающих напор.
Насос для повышения напора в сети требуется, если напор насоса получается положительный по формуле
где Hтр — требуемый напор для здания, который можно найти так:
где Hgeom — геометрическая высота от наружного трубопровода до самого высокого прибора в здании; HB — потеря напора на водомерах; Hf — свободный напор перед прибором (2-3 метра водяного столба); SH — суммарные потери напора в сети внутреннего водопровода, взятые из предыдущего расчёта (в табличной форме).
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 1697;