- •«Челябинский государственный агроинженерный
- •Университет»
- •Гидравлика
- •Челябинск
- •Введение
- •Раздел 1 Гидравлика
- •Силы, действующие в жидкости
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Плотность и удельный вес жидкости
- •2.2. Сжимаемость жидкости
- •2.3. Температурное расширение жидкости
- •2.4. Вязкость жидкостей
- •3. Гидростатика
- •3.1. Свойства гидростатического давления
- •3.2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Леонарда Эйлера)
- •3.3. Основное уравнение гидростатики. Эпюры гидростатического давления
- •3.4. Сила гидростатического давления на плоские поверхности
- •3.5. Сила гидростатического давления, действующая на криволинейные поверхности
- •3.6. Закон Архимеда. Основы теории плавания
- •3.7. Гидростатические машины и механизмы
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Уравнение неразрывности (сплошности)
- •4.3. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.4. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.5. Уравнение д.Бернулли для потока реальной жидкости
- •5. Определение гидравлических потерь
- •5.1. Классификация потерь напора
- •5.2. Основное уравнение равномерного движения
- •5.3. Формулы для определения гидравлических потерь
- •5.4. Режимы движения жидкости. Критерий рейнольдса
- •5.5. Особенности ламинарного режима движения жидкости
- •5.6. Особенности турбулентного режима движения жидкости
- •5.7. Влияние режима движения жидкости и шероховатости на величину коэффициента трения в трубах (график Никурадзе)
- •6. Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1. Классификация трубопроводов
- •6.2. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода)
- •6.3. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •6.4. Равномерный путевой расход
- •6.5. Гидравлический удар в трубопроводах. Гидравлический таран
- •7. Истечение жидкости из отверстий и насадков
- •7.1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •7.2. Истечение жидкости через насадки
- •8. Гидравлическое моделирование
- •8.1. Сущность моделирования
- •8.2. Основные законы гидродинамического подобия. Критерий подобия Ньютона
- •8.3. Критерий подобия Рейнольдса, Фруда, Эйлера, Вебера
- •Раздел 2 Гидравлические машины
- •9. Насосы
- •9.1. Классификация насосов
- •9.2. Основные параметры насосов
- •9.2.1. Напор, развиваемый насосом
- •9.2.2. Мощность и кпд насоса
- •9.3. Область применения насосов
- •10. Динамические насосы
- •10.1. Центробежные насосы
- •10.1.1. Схема устройства и принцип действия
- •10.1.2. Основное уравнение центробежного насоса
- •10.1.3. Подача центробежного насоса
- •10.1.4. Теоретические характеристики центробежного насоса
- •10.1.5. Действительная характеристика центробежного наоса
- •10.1.6. Универсальные характеристики центробежного насоса
- •10.1.7. Процесс всасывания и явление кавитации в центробежном насосе
- •10.1.8. Законы пропорциональности центробежного насоса
- •10.1.9. Работа центробежного насоса на сеть
- •10.1.10. Регулирование работы центробежного насоса
- •10.1.11. Совместная работа центробежных насосов
- •10.1.12. Центробежные насосы специального назначения
- •10.2. Насосы трения
- •10.2.1. Вихревые насосы
- •10.2.2. Струйные насосы
- •10.2.3. Воздушные насосы
- •10.2.4. Шнековые насосы
- •10.2.5. Дисковые насосы
- •10.2.6. Лабиринтные насосы
- •10.2.7. Вибрационные насосы
- •11. Объемные насосы
- •11.1. Возвратно - поступательные насосы
- •11.2. Роторные насосы
- •Раздел 3 гидравлическиЙ привод
- •12. Классификация
- •13. Объемный гидропривод
- •13.1. Функциональная схема
- •13.2. Принципиальная схема гидропривода
- •13.3. Область применения объемных гидроприводов
- •13.4. Достоинства и недостатки объемных гидроприводов
- •13.5. Требования к рабочей жидкости
- •13.6. Объемный гидропривод возвратно-поступательного движения
- •13.7. Принцип расчета гидропривода
- •13.8. Объемный гидропривод вращательного движения
- •13.9. Регулирование скорости гидропривода
- •13.9.1. Объемное регулирование
- •13.9.2. Дроссельное регулирование
- •13.10. Следящий гидропривод
- •14. Гидролинии, гидроемкости, фильтры
- •Раздел 4 сельскохозяйственное водоснабжение
- •15. Системы водоснабжения. Классификация.
- •Слово о воде
- •16. Водоснабжение из поверхностных источников
- •17. Водоснабжение из подземных источников
- •18. Водонапорные и регулирующие устройства
- •19. Требования, предъявляемые к качеству хозяйственно–питьевой воды. Методы улучшения качества воды
- •20. Основные данные для проектирования водопроводной сети
- •Раздел 5 Водоотведение
- •21. Основы канализации
- •22. Уловители нефтепродуктов
- •Литература
- •Содержание
20. Основные данные для проектирования водопроводной сети
Нормы водопотребления. Определение потребности в воде. Нормой водопотребления называют количество воды, расходуемой на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции.
Среднее (за год) суточное потребление воды каждой группой потребителей определяют по среднесуточным нормам, приведенным в соответствующих главах СНиП 2.04.02 – 96 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».
Так, например, среднесуточная норма потребления на одного жителя в населенных пунктах в зависимости от благоустройства жилых домов при наличии канализации следующая: без ванн 125…160 л; с ваннами и местными водонагревателями 160…230 л; с централизованным горячим водоснабжением 250…350 л.
Нижние пределы норм относятся к северным районам, верхние - к южным.
Нормированы также расходы воды на полив улиц и тротуаров, зеленых насаждений, газонов и цветников, теплиц и парников.
Нормы расхода воды животными зависит от условий содержания и оборудования животноводческих помещений. Например, среднесуточные нормы водопотребления животными, в литрах за сутки: коровы молочные 100; коровы мясные 70; молодняк КРС до 2 лет 30; лошади взрослые 80; овцы взрослые 10; свиньи взрослые 25; птицы 1…2.
Нормы расхода воды машинами зависят от их конструкции и мощности. Например, на мойку автомобиля требуется 400…500 л воды, трактора 300…600 л и т.д.
Расход воды на производственные нужды определяется на основании технологических данных. Так, при переработке 1 т сырья необходимо на молочных заводах 10…15 м3 воды, на консервных - 10…15 м3, на сыроваренных – 35…40 м3 и т.д.
Кроме регулярного обеспечения хозяйственно–питьевых нужд, система водоснабжения должна обеспечивать водой тушение пожаров. Норму на тушение наружного пожара применяют в зависимости от числа жителей согласно СНиП. Например, при числе жителей до 1000 человек – 5 л/с, от 1000 до 25000 человек – 10 л/с и т.д. расчетное число одновременных пожаров устанавливается тоже в зависимости от числа жителей: до 10 тыс. человек – 1 пожар, от 10 до 100 тыс. – 2 пожара.
Расход воды на внутреннее пожаротушение обычно не превышает 2,5 л/с. Расчетная продолжительность пожара - три часа.
Установив численность каждой группы потребителей воды и среднесуточные нормы водопотреблениякаждого из них, определяют среднесуточные расходы воды м3/сут.:
.
Режим водопотребления. Потребление воды населением в течение года неравномерно. Так, летом ее расходуется больше, чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в остальные дни недели. Отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления к среднему суточному расходуназывают коэффициентом суточной неравномерности водопотребления:
.
Величина зависит от степени благоустройства зданий. С увеличением степени благоустройства коэффициентуменьшается. Так, например, при потреблении воды из колонок, при удобствах.
На промышленных предприятиях коэффициент принимается равным единице, т.е. считается, что водопотребление равномерно в течение года.
В течение суток потребление воды также неравномерно: ночью оно меньше, чем днем. Колебание потребления воды по часам суток зависит от расчетного числа жителей. Чем меньше население, тем эта неравномерность больше. Потребление воды изменяется и в течение часа. Однако для упрощения расчетов условно считают, что в течение часа потребление воды остается неизменным.
Отношение часового расхода в часы наибольшего (максимального) водопотребления Qmax ч среднему часовому расходу называют коэффициентом часовой неравномерности водопотребления :
Для населенных мест в зависимости от нормы водопотребления. Для промышленных предприятий.
Режим водопотребления, т.е. изменение расходов воды по часам суток, принято представлять в виде таблиц или графиков. Графики водопотребления бывают ступенчатыми и интегральными.
Водопровод должен быть рассчитан так, чтобы пропускная способность его сооружений была достаточна в течение всего расчетного срока его действия. За расчетный принимают расход в часы максимального водоразбора суток с наибольшим водопотреблением.
Расчетный расход хозяйственно–питьевого водоснабжения населенного места определяют по формуле
,
где q – норма водопотребления, л/сут; n – расчетное число жителей.
Расчетный расход воды на производственные нужды принимают по данным технологов.
Свободный напор. Напор в наружной водопроводной сети должен обеспечивать подачу воды с некоторым запасом (остаточным напором) в самую высокую и наиболее удаленную от наружной сети водоразборную точку внутри здания (диктующую точку). Этот напор называется свободным Нсв или необходимым:
Hсв = Hг + Σh + h0,
где Нг – геометрическая высота подачи воды от поверхности земли до самой высокой водоразборной точки, м; Σh- потери напора во внутренней сети, в воде и водомере, м; h0- остаточный напор у диктующей точки, м;
Hг = hпл+(n-1)hэт+hпр,
где hпл - превышение пола первого этажа над поверхностью земли; n – число этажей в здании; hэт- высота этажа здания; hпр- высота расположенная диктующего прибора над полом, м.
Свободный напор в наружной водопроводной сети населенных мест при предварительных расчетах назначается от этажности зданий: при одноэтажной застройке - 10м; при двухэтажной застройке - 12м.
Далее добавляют по 4 м на каждый дополнительный этаж.