Сельскохозяйственного водоснабжения

 

31…40. Выполнить упрощенный гидравлический расчет разомкнутой (тупиковой) сети сельхозводоснабжения, которая предназначена для населенного пункта с производственно-хозяйственным комплексом.

Исходные условия. На основании генерального плана хозяйства составлена схема водопроводной сети (см. на рис. 4.1 – 4.5 схему, соответствующую номеру задачи в табл. 2). Известны условные геодезические отметки s_i узловых точек, длина участков трубопровода между ними, путевой расход Q_п и расходы Q_i в узловых точках, соответствующие общему максимальному расходу водопроводной сети, необходимый свободный напор [Н_св].

Требуется: определить расчетные расходы и выбрать диаметры труб для всех участков трубопровода; вычислить напоры в узловых точках; построить график пьезометрических напоров; определить основные параметры водонапорной башни (минимальный напор, регулирующий и полный объемы бака), работающей совместно с насосной станцией в автоматическом цикличном режиме; выбрать соответствующий типоразмер насосного агрегата.

 

Расчетный расход на участке сети определяется в общем случае по формуле:

Q_р = Q_т + 0,55 Q_п,                                                   (7)

где Q_т – транзитный расход, пропускаемый дальше рассматриваемого участка трубопровода;

Q_п – путевой расход на этом участке;

0,55 – коэффициент, определяющий в среднем долю путевого расхода, участвующего совместно с транзитным расходом в создании потерь напора на рассматриваемом участке.

Для определения оптимальных диаметров трубопроводов в зависимости от расчетных расходов можно воспользоваться приложением 1. По известным значениям расхода и диаметра определяется средняя скорость потока на каждом участке. Затем по приложениям 1 и 2 находятся соответствующие величины А_кв и q, которые подставляются в уравнение для вычисления потерь напора.

Далее необходимо перейти к расчету свободных напоров в узловых точках. Свободным называется пьезометрический напор, отсчитываемый от геодезической отметки s поверхности земли.

Расчет выполняется из условия, что свободный напор в любом узле, где имеется отбор воды, должен быть не меньше некоторой минимальной величины [Н_св], называемой необходимым напором. Это наименьший напор, при котором обеспечивается нормальная работа технических устройств водопотребителей. Он учитывает высоту расположения устройств над поверхностью земли, а также потери напора в них и во внутренних трубопроводах. Величины [Н_св] приводятся в справочной литературе. В конечных точках системы можно принять

 

Рис. 4. Схемы к гидравлическому расчету разомкнутой сети сельхозводоснабжения: 1 – резервуар чистой воды; 2 – насосная станция; 3 – водонапорная башня; 5, 6, 7 – производственно-хозяйственные объекты.

 

 

свободные напоры равными [Н_св]. Составляя уравнения Д. Бернулли для соседних узлов, двигаясь навстречу потоку, можно последовательно вычислить свободные напоры во всех узлах. Например, если в узле 7 (рис. 4.1) принять Н_св7 = [Н_св], то в узлах 6 и 4 свободные напоры вычисляются по следующим формулам:

Н_св6 = [Н_св] + s₇ – s₆ + h_6–7,                                 (8)

Н_св4 = Н_св6 + s₆ – s₄ + h_4–6,                                  (9)

где h_6–7, h_4–6 – потери напора соответственно на участках 6–7 и 4–6.

Аналогично определяются свободные напоры в других узлах. Выявляется диктующая точка (в которой свободной напор наименьший), соответственно главное направление (от начала сети до диктующей точки), отвод от главного направления. Если в диктующей точке не выполняется условие Н_св.д ³ [Н_св], то необходимо добавить к ней напор до [Н_св], соответственно повысить напоры в остальных точках на величину этой добавки. Если окажется при этом, что свободный напор в конечной точке отвода значительно превышает [Н_св], то целесообразно погасить это превышение, подобрав меньшие по сравнению с первоначально взятыми диаметры труб на участках отвода.

При автоматической цикличной работе насосной станции с водонапорной башней часовая подача насоса принимается равной максимальному часовому расходу системы или несколько большей (до 20%).

Q_н = (1,0…1,2) × 3,6 × SQ_i,                     (10)

где SQ_i – суммарный расход потребителей, л/с.

Регулирующий объем бака водонапорной башни определяется по формуле

W_р = Q_н /4z_max,                                         (11)

где z_max – максимально допустимое число циклов, т.е. включений насосного агрегата в час (2…6).

Полный объем бака водонапорной башни находится по формуле

W = (1,2…1,3) × (W_р +W_п),                    (12)

где W_п – противопожарный объем воды.

Высота водонапорной башни определяется по свободному напору в точке ее установки (узел 3). При определении напора насоса Н_н нужно учесть кроме высоты водонапорной башни разность отметок (s₃ – s₁) и сопротивления трубопровода 2–3 и 1–2. Всасывающий трубопровод 1–2 рассчитывается как короткий по уравнению Бернулли. Для изготовления его целесообразно применять стальные тонкостенные трубы. Диаметр его определяется по подаче насоса Q_н и рекомендуемой средней скорости v_в = 0,6…1,0 м/с.

По полученным значениям Q_н и Н_н подбирается в каталоге соответствующий типоразмер насосного агрегата. Для этого можно использовать сводные графики рабочих полей насосов из следующей литературы: [ 1, С. 130]; [ 2, С. 186]; [ 3, С. 161]; [ 5, С. 202…204]; (приложение 3).