3.7 Практическое занятие «Расчет разомкнутой водопроводной сети сельскохозяйственного водоснабжения» Основные сведения

Сельскохозяйственные водопроводы в настоящее время обычно имеет разветвленную тупиковую сеть наружных трубопроводов. Кольцевые сети пока еще применяются реже.

Местные потери напора в водопроводах малы (не превышают 10 % от потерь напора по длине), поэтому их гидравлический расчет ведется по правилам длинных трубопроводов.

Расчет основан на применении уравнения Бернулли:

, (3.33)

где Н_н — действующий напор в начале рассматриваемого участка трубопровода;

Н_к — действующий напор в конце данного участка трубопровода;

h_н-к — общие потери напора (по длине и местные) на данном участке Н–К.

При расчете длинных трубопроводов, предназначенных для водоснабжения, потенциальный напор Н_п = z + р/ определяется из зависимости, вытекающей из схемы (рисунок 3.9):

(3.34)

где — геодезическая отметка местности в рассматриваемом узле, представляющая собой высоту местности над плоскостью сравнении0–0 (рисунок 3.9). Если за плоскость сравнения принимается средний уровень Балтийского моря, то отметки называются абсолютными; если другой уровень, то отметки называются условными;

Н_св — действующий свободный напор в данном узле (удельная энергия давления p/, отсчитываемая от поверхности земли (рисунок 3.9).

Скоростной напор при расчетах не учитывается вследствие его малости по сравнению с потенциальным, поэтому действующий напор H в каждом узле выражается соотношением (рисунок 3.9):

(3.35)

Такой метод определения напоров для уравнения Бернулли позволяет исключить из расчетов глубину укладки трубопровода под землей. Эта глубина в природных условиях Беларуси может изменяться в широких пределах.

Рисунок 3.9 — Напоры

Рисунок 3.10 — Схема водопроводной сети

Потери напора h при расчете длинных трубопроводов вычисляются по формуле:

(3.36)

где Q — расчетный расход на рассматриваемом участке трубопровода;

К — модуль расхода (в справочниках обычно приводится К² или удельное сопротивление А = 1/К² );

l — длина рассматриваемого участка трубопровода;

 — коэффициент, учитывающий отличие скорости в трубопроводе от той, для которой составлены таблицы К² или A;

j — коэффициент, учитывающий местные потери напора. По СНиП 2.04.02–84 j = 1,1–1,2.

Напор в трубопроводах, который создается башней или насосом, должен быть таким, чтобы все технические устройства водопотребителей (автопоилки, водоразборные колонки, вентили и т. п.) работали нормально, т. е. обеспечивали подачу нужного расхода воды.

Наименьший напор, при котором обеспечивается нормальная работа технических устройств водопотребителей, называется необходимым напором H.

В справочниках приводится необходимый свободный напор H_св, который представляет собой удельную энергию давления p/, отсчитываемую от поверхности земли, необходимую для нормальной работы, соответствующих технических устройств водопотребителей. Необходимый свободный напор учитывает высоту расположения устройств над поверхностью земли, а также потерю напора в них и во внутренних трубопроводах.

Необходимый напор определяется по формуле (3.34), принимающей вид:

(3.37)

Из выше сказанного следует, что для нормальной работы технических устройств водопотребителей необходимо, чтобы во всех узлах сети выполнялось условие:

(3.38)

Наиболее экономичным является решение, когда напор, создаваемый водонапорной башней или насосами и уменьшающийся из-за гидравлических сопротивлений по мере продвижения по трубам, будет обеспечивать равенство действующего и необходимого напоров по крайней мере в одном узле. Этот узел называется диктующей точкой. Таким образом, для диктующей точки выполняется условие:

(3.39)

а в других узлах сети действующий напор больше необходимого, т.е.

(3.40)

Участок водопроводной сети от начала (от водонапорной башни) до диктующей точки называется главным направлением. Участки сети, отходящие от главного направления, называются отводами.

Исходными данными при расчете наружных трубопроводов систем водоснабжения (в том числе и сельскохозяйственных) являются следующие.

1. Схема сети (рисунок 3.10).

2. Путевые Q_п, и узловые Q расходы, которые определяются в зависимости от количества и вида потребителей. Путевой расход характеризует отбор воды из многих сечений (точек) участка трубопровода, а узловой — только из одного сечения (точки).

В некоторых случаях вместо путевого известной величиной является удельный расход q, который представляет собой расход, идущий потребителю с одного погонного метра трубопровода.

Удельный и путевой расход на участке длиной l связаны между собой соотношением:

(3.41)

3. Высотное положение узловых точек и длина трубопроводов между ними, которые находятся в соответствии с планом местности и схемой сети.

4. Необходимый свободный напор H_св, который как указывалось выше, определяется видом технических устройств водопотребителей и их высотным положением относительно поверхности земли.

В результате расчета водопроводной сети определяются диаметры трубопроводов, действующие напоры во всех узлах, высота водонапорной башни или напор насоса.