2.1. Потери энергии по длине трубопровода

При установившемся движении жидкости потери энергии зависят от физических свойств движущейся жидкости, средней скорости течения, размеров трубопровода и характера шероховатости стенок трубы. Эта зависимость может быть выражена формулой Дарси – Вейсбаха:

м. вод. ст.

где λ– коэффициент гидравлического трения;

l– длина трубы, м;

d– диаметр трубы, м;

U– скорость движения воды, м/с;

g– ускорение силы тяжести, 9,81 м/с².

Для всех областей сопротивления λможно определить по формуле Альтшуля:

где ∆- абсолютная шероховатость, м, определяется по таблице 5 (приложение)

Re– коэффициент Рейнольдса, определяемый из выражения:

м/с

Q– общее количество воды, движущейся по трубопроводу, м³/с (уравнение 1)

плотность и коэффициент динамической вязкости воды являющийся функцией от температуры воды, (табл. 12, приложение).

2.2 Потери энергии на местные сопротивления

Величину потери энергии, затраченную на преодоление местного сопротивления, определяют в зависимости от скоростного напора, соответствующего скорости за пределами местного сопротивления:

где

- коэффициент местного сопротивления, для некоторых видов местных сопротивлений значения коэффициентов приведены в таблице 4 (приложение).

В некоторых случаях потери энергии на местные сопротивления (в пожарных гидрантах, колонках, водомерах и др.) удобнее определить по формуле

h_M = S Q²

полученной из формулы 11, в которой средняя скорость Uвыражена через расходQ, а постоянная величиначерез сопротивлениеS. Величина сопротивленийSводопроводной арматуры и приборов приведены в табл. 8 (приложение).

2.3. Гидравлический расчет водопроводной сети

Важнейшей задачей любого расчета сводится к определению гидравлических машин по специальным таблицам.

Большинство применяемых в технике пожаротушения используют стационарные насосы, устанавливаемые на насосных станциях, так и насосы пожарных автомобилей.

Данные насосов по принципу действия делятся на следующие основные группы:

1. Поршневые насосы, принцип действия которых основан на вытеснении жидкости из цилиндра с помощью поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

2. Роторные насосы, движение жидкости которых осуществляется вращением ротора, имеющего вытеснители.

3. Струйные насосы, подсос перекачиваемой жидкости в которых осуществляется благодаря разрежению, создаваемому струей рабочей жидкости, газа или пара.

4. Центробежные и осевые (лопастные) насосы, работа которых основана на силовом взаимодействии перекачиваемой жидкости с вращающимся рабочим колесом насоса.

При организации пожарного водоснабжения преимущественное распространение получили центробежные насосы.

Подачей (расходом) насоса Qназывается объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени, м³/с (л/с).

Напором насоса Hназывается разность полных удельных энергий потока у выхода и входа в насос, вычисленную в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Мощность насоса Nпредставляет собой работу, совершаемую насосом в единицу времени

N = = , Вт (кВт)

2.3.1 Гидравлический расчет первого этапа водопроводной сети (от водозабора до напорной башни согласно рисунку 1)

Полный напор Hдля данного этапа, согласно представленной схемы (рис. 1) состоит из следующих составляющих:

H_I = H_Г + h_тр + h_песч.ф + h_пол.ф , м. вод.ст.,

где

а) H_Г – гидравлическая высота подъема воды в напорную башню представлена в исходных данных, м.вод.ст.

б) h_тр = (1 + )

- коэффициент сопротивления на длине водопровода.

- коэффициент сопротивления на длине водопровода.

- скорость воды в водопроводе, м/с

в) - потери энергии в песчаных фильтрах;

→

где

– коэффициент сопротивления фильтра;

Ф=0,8 – фактор формы частиц песка.

U₀ – скорость фильтрации, м/с

d₂ –диаметр частиц песчаного гравия, м;

ε=0,40 – порозность при свободной засыпки песка.

г) – мощность насоса;

- мощность насоса, необходимое для подачи воды от водозабора до напорной башни, Вт (кВт)

где

𝔶 = полный КПД насоса,

= 0,8 гидравлический КПД, учитывающий гидравлические потери мощности в результате снижения напора при движении воды в корпусе насоса;

= 0,9 механический КПД, учитывающий механические потери мощности на трение в сальниках и подшипниках насоса;

= 0,9 объемный КПД, учитывающий потери мощности в результате циркуляции воды через щелевые зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса.