Водопотребление города, Нормы водопотребления, Определение суточных расходов воды города, страница 19

Если в каждом узле сети сосредоточить некоторый (фиктивный) расход, равный полусумме путевых расходов участков, примыкающих к этому узлу, то мы получим такую условную схему отбора воды, при которой вся отдача происходит в узлах сети.

Следовательно, узловой расход составит

 ,                             (28.7.)

где: i – номер путевого расхода.

Тогда, в соответствии с формулой (28.6.) мы можем получить расчетные расходы участков, которые становятся равными их транзитным расходам, т.е.

q₁ = q_тр

Узлы сети намечают в точках, где меняются расчетные расходы (места пересечения магистралей, сосредоточенный отбор), а также на прямых участках, длина которых больше 1км.

Мы уже отмечали, что величина отбора из сети зависит от степени открытия водоразборного крана и величины давления в сети. Правда, потребитель интуитивно регулирует отбор, т.е. при повышении давления, меньше открывает кран.

Поэтому делается еще одно допущение: узловые отборы из сети условно принимаются не зависящими от давления в сети и называются фиксированными.

27. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ

При расчетах кольцевой сети должны быть выполнены следующие условия:

1.  Условие баланса расходов воды в узлах.

Это означает, что расходы, приходящие в узел, равны расходам, уходящим из узла.

          

q₁ = q₂ + q₃ + q₄

или     åq = q₁ + q₂ + q₃ + q₄

2. Условие баланса потерь напора в кольце.

åh_кольца = 0

Н₁ – Н₂ = h₁+ h₂ = h₃ + h₄

Тогда: h₁ + h₂ – h₃ – h₄ = åh=0

Эти же соотношения сохраняются для любого числа.

Описанные два условия аналогичны законам движения электрического тока – первому и второму законам Кирхгофа.

Гидравлические параметры	Электрические параметры
Расход Q	Сила тока I
Потери напора h	Разность потенциалов DU

Эта аналогия обуславливает возможность создания электрических моделей водопроводной кольцевой сети и расчета ее с помощью ЭВМ.

Пусть в рассматриваемой сети число узлов – m, число колец – n, число участков – p. Соотношение между этими элементами для плоской сети

p = n + m – 1

В результате расчета необходимо найти расходы q,  диаметры d, и потери напора h на всех участках сети, т.е. число неизвестных составит 3р.

Для нахождения этих неизвестных можно использовать первый и второй законы Кирхгофа применительно к водопроводной сети.

первый закон Кирхгофа	второй закон Кирхгофа
åqузла = 0 число уравнений m – 1	åhкольца = 0     hi = Siqi2 число уравнений n                   p

Тогда общее число уравнений будет

m – 1 + n + p = 2p

Итак, число неизвестных при гидравлическом расчете кольцевой сети на р больше числа уравнений. Следовательно, решение задачи является неопределенным.

В данной задачи для ее решения необходимо задаваться р условиями. В качестве условий обычно задают диаметры всех участков водопроводной сети.

Главной целью гидравлического расчета является определение диаметров, а приходится их назначать. Поэтому  к вопросу назначения диаметров следует относиться с большой осторожностью. Необходимость назначения диаметров заставляет нас предварительно распределять расходы с учетом требований бесперебойности и надежности подачи воды. При этом следует учитывать и противоречащее требование экономичности сети.

28. ПОТЕРИ НАПОРА НА УЧАСТКАХ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Определение потерь напора основано на формуле Дарси-Вейсбаха

     ,                      (30.1.)

где  l - коэффициент Дарси;

l и d – длина и диаметр участка;

– скорость движения воды,

Введем вместо скорости расход q, который определим из выражения

                             (30.2.)

Тогда потери напора на участке составят

      (30.3.)

Для упрощения расчетов пользуются величиной гидравлического уклона

                            (30.4.)

Коэффициент Дарси зависит от числа Рейнольдса Re = Vd/n и шероховатости стенок труб.

Таким образом, l=f(d, V, материала труб, степени отложений, т.е. срока службы).

Формулу для гидравлического уклона можно записать  в виде