Гидравлическая увязка водопроводных кольцевых сетей.

Расчет кольцевых сетей сложнее расчета разветвленных, так как искомые диаметры труб должны определяться по расчетным расходам воды, которые неизвестны, как неизвестно и направление потоков воды на участках сети; оно в свою очередь зависит от диаметра труб. Поэтому расчет кольцевых водопроводных сетей проводится методом последовательного приближения.

Для этого по предварительно намеченным расчетным расходам воды на участках сети и выбранным диаметрам определяют потери напора h в линиях сети и алгебраическую сумму этих потерь Σh в каждом кольце. Но, как правило, при соблюдении условия первого закона Кирхгофа ΣQ = 0 не удовлетворяется условие второго закона Кирхгофа Σh = 0, т.е. алгебраическая сумма потерь напора при замкнутом обходе кольца равна некоторой величине Δh, называемой н е в я з к о й. Это значит, что действительное (истинное) распределение расходов по линиям сети при выбранных диаметрах отличается от первоначально намеченного.

Для получения истинного распределения расходов воды по сети, при котором Σh = 0, производят перераспределение ранее намеченных расходов, увеличив расходы недогруженных линий и уменьшив на такую же величину расходы перегруженных линий; при этом условие баланса расходов в узлах не нарушается. Такое перераспределение осуществляется путем приведения увязочных расходов ΔQ, по отдельным кольцам сети в направлении, противоположном направлению невязок в кольце.

Рассмотрим сеть из двух колец, представленную на рис. 24. Допустим, что после предварительного потокораспределения в обоих кольцах получены положительные невязки Δh, при этом предполагается квадратичная зависимость потерь напора от расхода, т.е.

,

(60)

.

Для уменьшения невязки Δh необходимо ввести поправочные расходы ΔQ, направленные против часовой стрелки. В результате введения ΔQ получим следующую систему уравнений:

Раскрывая скобки и исключая величины, содержащие ΔQ² , как весьма малые, после выполнения некоторых преобразований, получим

или

(61)

Число возможных уравнений вида (61) равно числу колец сети.

Решением системы линейных уравнений (61) находят искомые поправочные расходы ΔQ. По исправленным расходам участков вновь определяют величины h и Δh. Исправление расчетных расходов производят до получения допустимых величин невязок, принимаемых равными 0,3 – 0,5 м для одного кольца.

Решение уравнений (61) для расчета водопроводных сетей, состоящих из большого числа колец, задача весьма трудоемкая. Поэтому в практических расчетах для облегчения решения этой задачи используют различные приемы и упрощения.

Лекция 9.