На головну

Визначення діаметрів водопровідних ліній. Вибір типу труб. Визначення втрат напору. Основні види транспортування води.

  1.  B.1.1 Основні положення
  2.  Calibration memory. Вибір для збереження градуювання пам'яті, якщо це можливо.
  3.  ER-модель бази даних. Основні нотації зображення ER-моделі.
  4.  I Розрахунок витрат для визначення повної собівартості вироби (роботи, послуги), визначення рентабельності його виробництва
  5.  I. ОСНОВНІ СТРАХОВІ ПОНЯТТЯ
  6.  I. ОСНОВНІ СТРАХОВІ ПОНЯТТЯ
  7.  II. ОСНОВНІ ІДЕЇ І ВИСНОВКИ ДИСЕРТАЦІЇ

Визначення діаметрів водопровідних ліній Як водопровідних ліній, що мають на всьому своєму протязі певний заданий витрата, можуть розглядатися як водоводи, так і (умовно) окремі ділянки водопровідних мереж.

Розглянемо випадок подачі води в кількості Q м3 / с насосами в водонапірну вежу по водоводу довжиною /. Геометрична висота підйому води Але (II 1.5).

З наведеної вище формули видно, що зі збільшенням v діаметр водоводу зменшується, що зумовлює зниження його будівельної вартості.

Збільшення швидкості тягне за собою збільшення втрат напору в водоводі. Як відомо з гідравліки, втрати напору h в напірних лініях виражаються формулою

Збільшення втрат напору збільшує висоту подачі води насосом Я; відповідно зростає необхідна потужність насосної станції

_ Q (H0 + h) 102 г)

і кількість енергії, що витрачається на підйом води.

Таким чином, при заданій витраті води, що подається зменшення розрахункової швидкості v веде до збільшення витрат на будівництво водоводу і зменшення експлуатаційних витрат, пов'язаних з підйомом води (т. Е. Вартості витрачається електроенергії).

Навпаки, при великих v збільшується вартість енергії, що витрачається і знижується вартість будівництва.

Система водопостачання, як і будь-яке спорудження, повинна бути запроектована найбільш економічно. Правильний з економічної точки зору розрахунок водопровідних ліній повинен враховувати взаємозв'язок їх роботи з роботою насосних станцій і забезпечувати економічно найвигідніше рішення цього комплексу. Таким чином, завдання визначення діаметрів труб водоводів і ліній мережі може бути розумно вирішена тільки в результаті обліку вимог економіки Це завдання є по своїй суті завданням техніко-економічної. Схема вирішення подібних завдань може бути представлена ??наступним чином.

У практиці проектування для визначення економічно найвигідніших діаметрів труб використовують також деякі середні значення економічно найвигідніших швидкостей Іен. Ці швидкості будуть більше для великих і менше для малих діаметрів.

Далі в розділі 7 буде показано, що єдиної економічно найвигіднішою швидкості для всіх ліній однієї мережі встановити взагалі не можна. Економічно Наївигоднейшая швидкість для окремих ділянок даної мережі різна і залежить не тільки від розрахункової витрати даної лінії, але і від повного витрати, що подається в мережу, розташування даної ділянки в мережі і від конфігурації самої мережі.

Так як водопровідні труби виготовляються певних стандартних діаметрів, практично доводиться приймати в якості економічно найвигіднішого діаметра стандартний діаметр, найближчий до отриманого за наведеною формулою.

Для визначення економічно найвигідніших діаметрів вельми зручно користуватися таблицями «граничних економічних витрат». Поняття граничних економічних витрат введено проф. Л. Ф. Мошнин. Під граничними економічними витратами розуміються граничні (найбільші і найменші) значення витрат, при яких даний стандартний діаметр буде більш вигідний, ніж інші (при даному значенні економічного чинника).

У додатку I дана таблиця граничних економічних витрат для чавунних водопровідних труб при значеннях економічного чинника 0,5; 0,75 і 1.

При розрахунку мереж доводиться визначати діаметри ділянок мережі, а не незалежно працюючих ліній. Як показано в главі 7, на значення економічно найвигіднішого діаметра ділянки мережі впливає не тільки його розрахункова витрата цг- \, але і загальна витрата Q, що подається в мережу насосною станцією, а також роль даної ділянки в роботі мережі.

Коефіцієнт ХГ-k, що характеризує роль даної ділянки в роботі мережі, при наближених розрахунках може розглядатися як \ / п сумарної витрати, що йде по п паралельно включеним магістралях (в одну з яких входить розглянутий ділянку). Такий наближений спосіб визначення діаметрів застосований в прикладі розрахунку мережі в § 24.

При пропуску через мережу пожежного витрати допускається підвищення швидкостей і втрат напору понад економічно найвигідніших. Пожежа триває протягом порівняно невеликого часу, і робота мережі під час пожежі не може істотно відбитися на економіці системи.

Визначення втрат напору в трубах є однією з основних елементарних розрахункових операцій, що використовуються при розрахунку систем подачі і розподілу води. Процес чисельного визначення втрат напору досить трудомісткий і тому дуже важливо його всебічне спрощення і полегшення.

Втрати напору при русі води по трубах пропорційні їх довжині і залежать від діаметра труб, витрати води (швидкості течії), характеру і ступеня шорсткості стінок труб (т. Е. Від типу і матеріалу труб) і від області гідравлічного режиму їх роботи.

Основною формулою інженерної гідравліки, що зв'язує всі зазначені характеристики, є формула Дарсі - Вейсбаха:

де h - Втрати напору; ? - Коефіцієнт гідравлічного опору; l и d - Довжина і діаметр труби; v - Швидкість руху води; g - прискорення вільного падіння.

Для розрахунків водопровідних систем практичний зручніше модифікація цієї формули, в якій швидкість замінена витратою:

де k - Коефіцієнт; m - показник ступеня, q - витрати води.

Обидві представлені формули є окремим випадком більш загальної формули, яка охоплює випадки напірного і безнапірного рух в каналах і трубах:

де С - Коефіцієнт Шезі; R - Гідравлічний радіус; i - Гідравлічний ухил.

коефіцієнти мають однакову природу і пов'язані такими співвідношеннями:

При роботі труб в області квадратичного опору значення цих коефіцієнтів залежать тільки від діаметра і шорсткості їх. У цій області, як показали досліди, проведені у ВНДІ ВОДГЕО (під керівництвом Ф. А. Шевельова), працюють ненові сталеві і чавунні труби при швидкості руху води V ? 1,2 м / с.

При роботі труб в перехідній області турбулентного режиму (доквадратічной області) значення залежать від діаметра і шорсткості труб, а також від числа Рейнольдса, т. е. від швидкості (або витрати) при даному діаметрі і від в'язкості рідини. У цій області працюють ненові сталеві і чавунні труби при швидкості V <1,2 м / с, а також нові металеві та азбестоцементні труби при всіх практично використовуваних швидкостях руху води.

При роботі труб в області «гідравлічно гладких» труб значення зазначених коефіцієнтів залежать від діаметра труб і числа Рейнольдса і не залежать від їх шорсткості. У цій області працюють пластмасові та скляні труби.

Вплив шорсткості внутрішньої поверхні труб на їх гідравлічний опір враховується різними емпіричними формулами, виведеними на основі експериментальних даних для різних типів труб або з використанням деяких чисельних характеристик шорсткості. Число різних розрахункових формул, запропонованих для визначення коефіцієнтів  , Дуже велике. В СРСР широкого поширення набули формули Ф. А. Шевельова.

Виходячи з того, що втрати напору h пропорційні довжині водопровідної лінії, можна визначати потерн напору на одиницю довжини безрозмірною величиною - гідравлічним ухилом i = h / l і знаходити повні втрати напору для лінії будь-якої довжини: h = i · l

Ф. А. Шевельовим запропоновані наступні формули для визначення одиничних втрат напору:

а) для ненових сталевих і чавунних труб, які працюють в квадратичної області при v ? 1,2 м / с:

б) для ненових сталевих і чавунних труб, які працюють в перехідній області при v ? 1,2 м / с:

в) для азбестоцементних труб:

г) для пластмасових труб:

Для нових металевих труб, які працюють тільки в перехідній області, існують спеціальні розрахункові формули, проте користуватися ними можна лише в тому випадку, якщо є гарантія, що в процесі експлуатації не будуть спостерігатися внутрішня корозія і утворення відкладень.

В останні роки в зв'язку з погіршенням якості поверхневих вод, застосуванням коагулянтів у багатьох діючих системах водопостачання спостерігаються корозійні заростання внутрішніх поверхневих чавунних і, особливо сталевих труб. Це призводить до збільшення гідравлічного опору металевих трубопроводів, іноді в 2 і більше разів. Для реконструйованих мереж і водопроводів слід передбачати заходи по відновленню і збереженню їх пропускної здатності. Якщо це технічно неможливо або економічно недоцільно, допускається збільшувати гідравлічний опір труб відповідно до аналізу його фактичних значень.

Відповідно до рекомендацій СНиП, втрати напору в залізобетонних трубах, що мають широке застосування при будівництві водопроводів, дозволяється визначати за формулами для металевих труб. Насправді гідравлічний опір залізобетонних труб в сильному ступені залежить від якості вихідного матеріалу, що застосовується для їх виготовлення, і технології виробництва. У разі дотримання вимог, що пред'являються до технології та якості матеріалу, і проведення при необхідності відповідної обробки внутрішньої поверхні залізобетонних труб їх гідравлічний опір значно нижче, ніж визначене за формулами для металевих труб, і може наближатися до опору гідравлічно гладких труб.

При проведенні гідравлічних і техніко-економічних розрахунків (зокрема, із застосуванням ЕОМ) використання формул, що містять двочленний співмножник, призводить до певних труднощів. Поруч авторів були запропоновані різні наближені одночленні формули виду:

аппроксимирующие наведені вище.

Зокрема, для ненових металевих труб при швидкості руху води до 3 м / с М. М. Андріяшевим запропонована формула

Для азбестоцементних труб Н. Н. Абрамовим отримана наступна одночленная формула:

Вибір типу труб для будівництва водоводів і мереж систем водопостачання повинен проводитися з урахуванням всіх вимог до безперебійності їх роботи, санітарних вимог і дотримання найбільшої економічності і доцільності їх використання з економічною точки зору.

Будівельні норми і правила (СНиП) пропонують переважне використання труб неметалічних, в першу чергу залізобетонних і азбестоцементних. Найбільш перспективним типом труб при спорудженні напірних водоводів, як було сказано, є попередньо напружені залізобетонні труби. Ці ж труби, як показує досвід деяких країн, можуть з успіхом використовуватися для магістральних ліній водопровідної мережі.

Для водопровідних мереж можуть і повинні широко застосовуватися азбестоцементні труби, про багатьох достоїнствах яких сказано раніше. При ретельній укладанні і застосуванні равнопрочних стикових з'єднань ці труби забезпечують надійну роботу мережі. Їх можна з успіхом використовувати також для водоводів відносно невеликих діаметрів.

Вибір методу транспортування води і відповідно типів транспортують споруд залежить від характеру природного джерела, ступеня його віддаленості від об'єкта, місцевих топографічних умов і кількості води, що транспортується.

Все практично використовувані типи транспортують воду споруд можуть бути розділені на дві основні групи: а) нагнітальні водоводи; б) гравітаційні (або самопливні) водоводи і канали. У спорудах першої групи подача води здійснюється насосами. У спорудах другої групи рух води відбувається йод дією сили тяжіння.

У деяких випадках взаємне розташування джерела і об'єкта водопостачання, а також характер рельєфу місцевості викликають необхідність використання того чи іншого принципу подачі води на окремих ділянках траси водоводу.

За характером руху води (за характером гідравлічної роботи) все транспортують воду споруди можуть бути розділені на напірні водоводи (працюють повним перетином) і безнапірні водоводи (мають вільну поверхню води).

Безнапірні водоводи можуть бути виконані у вигляді відкритих ка »налов, виритих в землі, або у вигляді закритих каналів (разлічнихконструкцій і з різних матеріалів), що працюють неповним перетином.

Використання гравітаційного методу подачі води дає великі економічні переваги, так як дозволяє значно знизити витрати на експлуатацію системи водопостачання. Очевидно, що застосовувати цей метод транспортування води для водоводу в цілому можна лише за умови, якщо відмітка рівня води використовуваного водойми перевищує позначку точки, в яку повинна бути подана вода. Однак і при дотриманні цієї умови наявність значних височин по трасі водоводу може зажадати підйому води насосами для перекидання її через ці височини.

Для схеми, представленої на III.64, де відмітка рівня використовуваного водойми А значно перевищує позначку землі у об'єкта Б, гравітаційна подача води зажадала б пристрою досить довгих тунелів (аа \ або Аа2), сильно здорожують будівництво. Підйом води насосами до резервуара б, встановленого на найвищій точці вони перетинають височини, дозволить уникнути пристрою тунелів. При такому рішенні на ділянці аб будуть нагнітальні водоводи, а від точки б до об'єкта - гравітаційні водоводи.

У ряді випадків вдається використовувати гравітаційний метод подачі води на всьому протязі траси водоводу. При цьому застосування безнапірних каналів можливо лише при відносно рівномірному і незначному ухилі місцевості вздовж траси водоводу. У цих умовах можна забезпечити необхідний постійний ухил безнапірного каналу без будівництва дорогих глибоких виїмок і споруд для переходу знижених місць.

Вибір типу і конструкції безнапірного каналу визначається економічними міркуваннями і місцевими умовами, а до певної міри і вимогами до якості води.

Відкриті канали являють собою відносно дешеві (на одиницю довжини) споруди для транспортування великих кількостей води.

Для подачі питної води (чистої природної або очищеної) відкриті канали не повинні застосовуватися.

Закриті безнапірні канали є більш дорогими спорудами, але втрати води в них значно менше, вони оберігають воду від забруднення і розвитку рослинності і забезпечують майже постійну температуру води на всьому шляху її подачі від джерела до об'єкта.

При наявності достатньої для забезпечення руху води різниці відміток в початковій і кінцевій точках водоводу, але в умовах відносно пересеченного рельєфу місцевості часто виявляється більш рентабельним використання напірних гравітаційних відвідав, т. Е. Водоводів, які працюють повним перетином. За умовами своєї гідравлічної роботи ці водоводи аналогічні нагнітальним водоводах, їх конструкція повинна забезпечити опір розривають зусиллям від внутрішнього тиску води.

Так як напірні водоводи допускають практично будь-яка зміна ухилу по довжині траси, використання їх часто дозволяє значно скоротити загальну довжину водоводу.

У сучасній практиці водопостачання місцеві природні джерела води часто виявляються недостатніми для задоволення потреб великих міст і промислових підприємств (особливо у відносно маловодних місцевостях) і доводиться використовувати досить віддалені джерела, розташовані за десятки, а іноді і сотні кілометрів від об'єктів. У цих умовах значення транспортують воду споруд і питома вага витрат на їх будівництво в загальній вартості системи водопостачання значно зростають. Вибір найбільш економічного варіанта подачі води набуває особливо важливого значення. Цей вибір робиться, як правило, на основі ретельного вивчення місцевих умов (топографії та геології щодо можливих трасах водоводу) і техніко-економічного порівняння різних варіантів.

При всіх умовах транспортує воду споруда повинна забезпечувати надійність і безперебійність постачання об'єкта водою. Для цього необхідно, щоб його конструкція зводила до мінімуму небезпеку виникнення аварій. Довгі водоводи, як правило, прокладають в одну лінію. Тому в кінці водоводу повинні бути влаштовані запасні ємності такого обсягу, який може забезпечити харчування об'єкта водою під час ліквідації аварії або проведення ремонту.

При відносно малій довжині водоводу необхідна надійність водозабезпечення споживачів може бути досягнута з меншими витратами шляхом будівництва його з двох паралельно працюючих ліній (замість пристрою запасних ємностей). У ряді випадків наявність двох або декількох паралельно працюючих ліній водоводу є наслідком поступового розвитку системи водопостачання відповідно до зростання водоспоживання об'єкта.

Практика транспортування води дає приклади широкого використання всіх перерахованих тут типів споруд.

Для забезпечення водою промисловості та населених місць центрального району Донбасу побудований відкритий водопровідний канал, що забирає воду з р. Сіверський Донець. Канал має довжину 132 км і розрахований на подачу витрати 25 м3 / с. Рельєф місцевості спонукав до створення пристрою на каналі чотирьох насосних станцій, які піднімають воду на загальну висоту близько 250 м. Вода, що забирається з каналу для міських водопроводів, піддається відповідному очищенні.

У 1961 р закінчено будівництво іншого великого відкритого водопровідного каналу, що подає воду з р. Дніпро (від Каховського водосховища) для потреб промисловості і населення Криворіжжя. Канал протяжністю 57 км розрахований на подачу витрати до 41 м3 / с.

Ще більш потужний водопровідний відкритий канал побудований для подачі води з р. Іртиш в центр Карагандинського району. Його загальна протяжність близько 500 км і розрахункова витрата близько 75 м3 / с. На каналі влаштований ряд перекачувальних насосних станцій та ряд водосховищ.

Як вже було-сказано, сучасна система водопостачання Москви включає канал ім. Москви (довжиною 128 км), який служить одночасно для потреб судноплавства і для подачі води з р. Волги. Канал цей подає воду в підмосковні водосховища, звідки вона по спеціальним водопровідних відкритих каналах надходить до очисних станцій.

Прикладом досить великого безнапірного закритого каналу може служити Баку-Шолларскій водовід, пущений в експлуатацію в 1917 р Відвід використовує води Шолларскіх джерел. Загальна його протяжність від джерела до міських резервуарів 185 км. З них перші 147 км виконані у вигляді закритого безнапірного бетонного каналу овоідального перетину (1,2X1.7 м). Далі вода подається насосами по нагнетательному водоводу довжиною 18 км в розподільну камеру і по самопливних бетонним водоводах (довжиною 20 км) підводиться до міських резервуарів.

У 1951 р було введено в експлуатацію другий бакинський безнапірний закритий водовід, що йде майже паралельно першому і подає підземні води з району Хачмас.

Як приклад широкого використання безнапірних закритих каналів для міського водопостачання в зарубіжній практиці може служити система самопливних водоводів Парижа (протяжність кожного 100-130 км), які представляють підземні води з різних районів.

Розвиток технології виробництва напірних труб обумовлює все більш широке застосування напірних гравітаційних відвідав. Подібні водоводи значної протяжності використані при будівництві ряду великих систем водопостачання у нас і за кордоном.

 



 Типи водопровідних мереж. Основні вимоги, що пред'являються до водопровідних мереж. |  Норма водоспоживання. Середнє і максимально-добове водоспоживання. Коефіцієнт добової і нерівномірності.

 Освітлення води в шарі зваженого осаду. Схема і принцип роботи освітлювача коридорного типу. |  Класифікація фільтрів за принципом дії. |  Схема пристрою і принцип роботи швидкого відкритого фільтра і фільтра ВГСХА. |  Теоретичні основи очищення води фільтруванням через зернисті матеріали. |  Безреагентне освітлення води. Повільне фільтрування. Конструкція і принцип роботи повільного фільтра. |  Промивання фільтруючого завантаження на швидке і повільному фільтрах. |  Двопоточні фільтри. |  Видалення з Води |  ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП ДІЇ УСТАНОВОК В РЕЖИМІ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНЕВИХ ВОД |  С / г водопостачання |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати