Гидравлические расчеты сложных трубопроводов

Радение напора в трубопроводе, расчет падения напора в трубопроводе для дома и квартиры.

Что рассчитывается

Гидравлический расчет внутреннего водопровода сводится к определению следующих параметров:

  1. Расчетного расхода воды на отдельных участках водопровода.
  2. Скорости потока воды в трубах.

Подсказка: для внутренних водопроводов нормой считаются скорости от 0,7 до 1,5 м/с. Для пожарного водопровода допустима скорость до 3 м/с.

  1. Оптимального диаметра водопровода, обеспечивающего приемлемое падение напора. Как вариант – может определяться потеря напора при известном диаметре каждого участка. Если с учетом потерь напор на сантехнических приборах будет меньше нормированного, локальная сеть водоснабжения нуждается в установке подкачки.
Несложный опыт наглядно демонстрирует падение напора в водопроводе.

Несложный опыт наглядно демонстрирует падение напора в водопроводе.

Как рассчитать расход воды по сечению трубы?

При проектировании инженерных коммуникаций, таких как отопление, водоснабжение и канализация, необходимо учитывать принятые нормы, приведенные в соответствующей документации.

Расчет расхода воды по сечению трубы – довольно сложный инженерный процесс, требующий специальных знаний. Но в случаях, когда индивидуальное строительство ведется собственными силами, без привлечения строительных фирм, многие расчеты приходится делать самостоятельно.

Чем больший объем воды проходит через трубу в единицу времени, тем больше получается расход. Существует довольно много критериев, которые влияют на этот показатель. Основные из них следующие:

  • диаметр внутреннего сечения;
  • материал, из которого изготовлен водопровод;
  • скорость течения жидкости, которая, в свою очередь, зависит от давления;
  • наличие поворотов и затворов в водопроводной системе.

Однако размер сечения трубы действительно достаточно сильно влияет на расход воды в трубопроводе. Если пренебречь дополнительными факторами, можно предложить для расчета следующую формулу:

где q – расход воды, л/с;

d – диаметр внутреннего сечения трубы, см;

V – скорость течения воды, м/с.

Если питание системы водоснабжения осуществляется из водонапорной башни, без дополнительного нагнетания с помощью насоса, то скорость течения будет в пределах примерно от 0,7 до 1,9 м/с. Если же используется какой-либо нагнетатель, то в его паспорте должно указываться создаваемое давление и скорость прохождения жидкости.

В дополнение к вышеприведенной формуле отметим, что довольно большое влияние на производительность трубопровода оказывает сопротивление внутренних стенок. Пластиковые трубы имеют более гладкую поверхность, чем стальные, поэтому коэффициент сопротивления в них ниже. К тому же они не подвержены коррозии, что тоже положительно влияет на их пропускную способность.

Стр.

4.5.    Очистка сточных вод методом гиперфильтрации

(обратный осмос)…………………………. 85

4.6.    Биохимические методы очистки промстоков……. 89

4.7.    Сорбционные методы очистки сточных вод…….. 91

5.    Отдельные решения по регенерации отработанных

растворов и утилизации ценных веществ………… 94

6.    Определение объемов и существующие методы обработки осадков………………………………. Н2

7.    Арматура и трубопроводы…………………….. ИЗ

8.    Требования к строительным решениям…………… И4

9.    Штаты…………………………………….. 116

10. Техника безопасности на очистных сооружениях….. Пб

Приложения.

1.    Основные технические характеристики применяемых

реагентов…………………………………. 117

2.    Физико-химические показатели ионообменных смол… 144

3.    Область применения анионитов………………… 152

4.    Область применения катионитов………………. 155

5.    Соотношение мезду pH и объемными концентрациями

г-экв/м^ и г/м^ извести и серной кислоты……… 158

6.    Характеристика наиболее часто встречающихся химических веществ……….. 159

7.    Материалы для прокладочных соединений………… 163

8.    Характеристика активных углей……………….. 165

9.    Литература………………………………… 168

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

IЛ. Рекомендации разработаны для руководства при проектировании систем водоснабжения и канализации цехов гальванопокрытий в дополнение и развитие СНиП 2.04.02-84 и 2.04.03-85, а также с целью увязки решений оистем водоснабжения и канализации с технологическими решениями.

1.2.    Вода имеет одно из самых важных значений в гальваническом производстве, поскольку участвует непосредственно в технологическом процессе:

является составной часть технологических растворов;

используется в промывных операциях после каждого технологического процесса.

1.3.    Проектирование систем водоснабжения и канализации гальвано-химических производств решает две основные задачи:

обеспечение производства водой в необходимом количестве и необходимого качества;

сведение к разумному минимуму экономического ущерба от загрязнений, содержащихся в сточных водах гальванического производства.

Для решения названных задач при конкретном проектировании следует, как правило, предусматривать водооборотные системы в сочетании с малоотходной технологией; рациональными методами промывки и регенерацией отработанных технологических растворов. Решения основных задач должны закладываться при проектировании водопровода и канализации (создание водооборотных систем, очистка сточных вод, участие в создании Безотходной технологии) и в технологической части проекта (регенерация отработанных растворов, подбор технологического оборудования с целью обеспечения рациональных методов промывки, создание малоотходной технологии). Границы проектирования определяются только после принятия оптимальных совместных решений технологами и специалистами по водоснабжению, поэтому в настоящих Рекомендациях, наряду с вопросами водоснабжения, канализации и методами очистки сточных вод, рассматривается некоторые технологические вопросы, в частности, методы регенерации некоторых отработанных растворов, промывные операции и другие:

5

Данная работа является не “догмой” для проектировщиков, а лишь вспомогательным материалом, позволяющим ориентироваться в затронутых вопросах.

Для удобства ориентирования ниже производятся терминология и понятия, примененные в настоящей работе.

Водоснабжение цехов гальванопокрытий – система, обеспечивающая подготовку и подачу воды к технологическому оборудованию, включающая в себя трубопроводы, арматуру, водоподготовительные установки, емкостное, насосное и другое оборудование.

Канализация цехов гальванопокрытий – система, обеспечивающая отвод и очистку стоков от технологического оборудования, включающая трубопроводы, арматуру, очистные установки, емкостное, насосное и другое оборудование.

Оборотное водоснабжение цехов гальванопокрытий – система многократного использования воды за счет очистки стоков от технологического оборудования до степени, позволяющей использовать их в системах водоснабжения этого же технологического оборудования.

Общецеховая система оборотного водоснабжения – система с отводом стоков от всего технологического оборудования на очистные сооружения, с возвратом их после очистки в систему водоснабжения цеха.

Локальная система оборотного водоснабжения – система с отводом стоков от одной единицы технологического оборудования с возвратом их после очистки в эту же единицу оборудования.

Регенерация – восстановление свойств отработанных растворов для повторного применения в технологических процессах, как ” правило”, за счет их очистки от загрязняющих примесей.

Коррекция – доведение концентраций растворов и элюатов, возвращаемых в технологические процессы, до параметров, позволяющих их использование в этих процессах.

Элюаты – растворы, подучаемые в результате регенерации ионнообменных фильтров.

Концентраты – растворы, подучаемые в результате электродиализа, гиперфильтрации (обратного осмоса).

б

Технологическая ванна – ванна, предназначенная для химической или электрохимической обработки деталей (изделий).

Ванна промывки – ванна для промывки деталей (изделий) с целью удаления с их поверхности раствора, оставшегося после обработки в технологической ванне.

Одноступенчатая или одинарная промывка – промывка деталей в одной ванне g проточной водой.

Ступенчатая противоточная (каскадно-противоточная) промывка – промывка последовательно в двух или нескольких ваннах (ступенях, каскадах), когда вода поступает только в ванну последней промывки, откуда перетекает в предыдущие ванны. Детали в процессе промывки перемещаются против тока воды. Удаление воды производится из ванны первой промывки.

Ступенчатая прямоточная (каскадная) промывка – промывка последовательно в нескольких ваннах с раздельной подачей воды. Сток воды в канализацию производится от калдой ванны.

Ванна улавливания (эконом-ванна) – ванна для промывки деталей в непроточной воде. По мере увеличения концентрации отмываемого раствора в этой ванне возможен возврат накопленного раствора в технологическую ванну.

В необходимых случаях при дорогостоящих электролитах возможна установка нескольких ванн улавливания для последовательного ополаскивания деталей.

Критерий промывки (кратность разбавления) – отношение концентрации основного компонента в технологической ванне к концентрации того же компонента в ванне последней промывки.

Основной компонент данного раствора (электролита) – такой,, для которого критерий промывки является наибольшим.

Удельный расход воды на промывку – количество воды, необходимое для промывки I м^ поверхности промываемых деталей при соблюдении заданного критерия промывки.

Удельный вынос раствора – количество раствора, перенесенного I м^ поверхности обрабатываемых деталей из технологической ванны в промывную.

Промываемая поверхность – суммарная поверхность деталей и приспособлений (подвесок, сеток, корзин, барабанов и пр.), вносимых в ванны промывки.

2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ

2.1.    При разработке проектов водоснабжения необходимо выполнять требования действующих нормативных документов,

ГОСТ 9.305-84, СанПиН 4630-88, Правил по рациональному использованию воды в промышленности и других соответствующих документов.

Вода в цехах гальванопокрытий расходуется на приготовление электролитов, промывку деталей, охлаждение ванн и выпрямителей тока.

Для воды, используемой на охлаждение ванн и выпрямителей тока, следует проектировать оборотные системы водоснабжения с охлаждением отработанной воды на водоохладителях. Возможно объединение этих систем с оборотными системами предприятия.

Оборотные системы для воды, используемой на охлаждение технологических ванн, следует проектировать с разрывом струи. При этом в приемном резервуаре нагретой воды должны быть обеспечены контроль за качеством нагретой воды и возможность автоматической подачи её на сооружения очистки промстоков в случае аварии в системе охлаждения технологической ванны (разрыв охлаждающих трубопроводов и попадание в них технологических растворов).

2.2.    Для приготовления электролитов (технологических растворов) используется, как правило, вода, прошедшая специальную подготовку (снятие солей жесткости, обезжелезивание, обессоливание). В некоторых случаях доггускается использование воды из системы питьевого водопровода. Качество воды условливается технологическими требованиями, к качеству приготовляемого раствора.

2.3.    Качество воды, используемой на промывку деталей (изделий) после обработки их в электролитах (технологических растворах), также определяется технологическими требованиями, так как качество и надежность гальванопокрытий зависит от качества промывки изделий.

8

Приведенные в табл.1 показатели по качеству воды соответствуют стандарту, ГОСТ 9.314-90. Данные таблицы свидетельствуют о необходимости организации специальной подготовки воды, прежде всего ее деминерализации.

Области применения воды в зависимости от категории воды приведены в табл.2.

Для обеспечения стабильных условий промывки при экономичном расходе воды следует проектировать установку приборов контроля и регулирования расходов воды по цеху в целом, по гальваническим линиям и по отдельным линиям промывки.

На водопроводимом вводе (вводах) в цех следует устанавливать водомер и обеспечивать в некоторых случаях и запись расхода воды.

9

Зависимость свойств воды от температуры

Температура,°С Кинематическая вязкость, (м2/с) x 10-6 Плотность, кг/м3
0 1,787 999,9
5 1,519 1000
10 1,307 999,7
20 1,004 998,2
30 0,801 995,7
40 0,658 992,2
50 0,658 988,1
60 0,475 983,2
70 0,413 977,8
80 0,365 971,8
90 0,326 965,3
100 0,294 958,4

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте support@ivtechno.ru

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

ВСЕ РАСЧЁТЫВСЕ РАСЧЁТЫ

Постановка задачи

Гидравлический расчёт при разработке проекта трубопровода направлен на определение диаметра трубы и падения напора потока носителя. Данный вид расчёта проводится с учетом характеристик конструкционного материала, используемого при изготовлении магистрали, вида и количества элементов, составляющих систему трубопроводов(прямые участки, соединения, переходы, отводы и т. д.), производительности,физических и химических свойств рабочей среды.

Многолетний практический опыт эксплуатации систем трубопроводов показал, что трубы, имеющие круглое сечение, обладают определенными преимуществами перед трубопроводами, имеющими поперечное сечение любой другой геометрической формы:

  • минимальное соотношением периметра к площади сечения, т.е. при равной способности, обеспечивать расход носителя, затраты на изолирующие и защитные материалы при изготовлении труб с сечением в виде круга, будут минимальными;
  • круглое поперечное сечение наиболее выгодно для перемещения жидкой или газовой среды сточки зрения гидродинамики, достигается минимальное трение носителя о стенки трубы;
  • форма сечения в виде круга максимально устойчива к воздействию внешних и внутренних напряжений;
  • процесс изготовления труб круглой формы относительно простой и доступный.

Подбор труб по диаметру и материалу проводится на основании заданных конструктивных требований к конкретному технологическому процессу. В настоящее время элементы трубопровода стандартизированы и унифицированы по диаметру. Определяющим параметром при выборе диаметра трубы является допустимое рабочее давление, при котором будет эксплуатироваться данный трубопровод.

Основными параметрами, характеризующими трубопровод являются:

  • условный (номинальный) диаметр – DN;
  • давление номинальное – PN;
  • рабочее допустимое (избыточное) давление;
  • материал трубопровода, линейное расширение, тепловое линейное расширение;
  • физико-химические свойства рабочей среды;
  • комплектация трубопроводной системы (отводы, соединения, элементы компенсации расширения и т.д.);
  • изоляционные материалы трубопровода.

Условный диаметр (проход) трубопровода (DN) – это условная безразмерная величина, характеризующая проходную способность трубы, приблизительно равная ее внутреннему диаметру. Данный параметр учитывается при осуществлении подгонки сопутствующих изделий трубопровода (трубы, отводы, фитинги и др.).

Условный диаметр может иметь значения от 3 до 4000 и обозначается: DN 80.

Условный проход по числовому определению примерно соответствует реальному диаметру определенных отрезков трубопровода. Численно он выбран таким образом, что пропускная способность трубы повышается на 60-100% при переходе от предыдущего условного прохода к последующему.Номинальный диаметр выбирается по значению внутреннего диаметра трубопровода. Это то значение, которое наиболее близко к реальному диаметру непосредственно трубы.

Давление номинальное (PN) – это безразмерная величина, характеризующая максимальное давление рабочего носителя в трубе заданного диаметра, при котором осуществима длительная эксплуатация трубопровода при температуре 20°C.

Значения номинального давления были установлены на основании продолжительной практики и опыта эксплуатации: от 1 до 6300.

Номинальное давление для трубопровода с заданными характеристиками определяется по ближайшему к реально создаваемому в нем давлению. При этом,вся трубопроводная арматура для данной магистрали должна соответствовать тому же давлению. Расчет толщины стенок трубы проводится с учетом значения номинального давления.

Потери напора на местных сопротивлениях.

К сожалению, трубы бывают абсолютно прямыми только в сказке. В реальной же жизни всегда есть различные изгибы, заслонки и вентиля, которые нельзя не учитывать при расчёте потерь напора воды в трубопроводе. В таблице приведены значения потерь напора в самых часто встречающихся местных сопротивлениях: колене в 90 градусов, скруглённом колене и клапане.

Потери указаны в сантиметрах водного столба на единицу местного сопротивления.

Скорость потока, м/с

Колено 90 градусов

Скруглённое колено

Клапан

0,4

1,2

0,11

31

0,5

1,9

0,18

32

0,6

2,8

0,25

32

0,7

3,9

0,34

32

0,8

4,8

0,45

33

0,9

6,2

0,57

34

1

7,6

0,7

35

1,5

17

1,6

40

2

31

2,8

48

2,5

48

4,4

58

3

70

6,3

71

3,5

93

8,5

85

4

120

11

100

4,5

160

14

120

5

190

18

140

Для определения v — скорости потока необходимо Q — расход воды (в м3/с) разделить на S – площадь поперечного сечения (в м2).

Т.е. при диаметре трубы 50 мм (π*R2=3,14*(50/2)2=1962,5 мм2; S=1962,5/1 000 000=0,0019625 м2) и расходе воды 7 м3/ч (Q=7/3600=0,00194 м3/с) скорость потокаv=Q/S=0,00194/0,0019625=0,989 м/с

Далее по таблице уже можно определить местное сопротивление: в колене 90 градусов – 7,6 сантиметров водного столба, в скруглённом колене – 0,7, в клапане – 35.

Как видно из приведённых выше данных, потери напора на местных сопротивлениях совсем незначительны. Основные потери всё-таки происходят на горизонтальных участках труб, поэтому для их уменьшения следует тщательно продумать выбор материала трубы и их диаметра. Напомним, чтобы минимизировать потери следует выбирать трубы из полимеров с максимальным диаметром и гладкостью внутренней поверхности самой трубы.

Ну что ж, теперь вы знаете, как рассчитать потери напора воды в трубопроводе и готовы к покупке самих труб. Удачи!

По вопросу расчета расходов и потерь воды в системах холодного горячего водоснабжения при ее производстве и транспортировке

Дальневосточное предприятие Водоканалналадка

ООО «Дальневосточное предприятие Водоканалналадка» предлагает
Вашему предприятию услуги по обоснованию
процента утечек и неучтенных расходов в системе холодного ( горячего)  водоснабжения.

Практикапо установлениюданного
процентапогородами населенным пунктам ДФОсвидетельствует о том,чтотакая величина, утверждаемаясоответствующими уполномоченнымиструктурами, существенно занижена.Занижениереального процентарасходов ипотерьприводитктому, чторесурсоснабжающеепредприятиевынуждено нестидополнительнуюответственность, в том числеи финансовую, зане реализованныеобъемы воды (горячейлибо холодной),уплачиватьзанихналогии сборы,завышатьлимитысбросови т.д.

Полезному водоснабжению неизбежно
сопутствуют потери, неучтенные расходы и непроизводительные траты воды, которые
складываются  из потерь при производстве и транспортировке воды и потерь во внутренней распределительной
сети водопотребителя.

Величина этих расходов зависит от многих факторов:
техническое состояние водопроводной сети сооружений, устойчивость и качество
грунтов в основании трубопроводов, уровень эксплуатации,наличиеводоочистных сооружений и др.

Под ними понимается совокупность поданных объемов воды,
расходуемых на нужды ее эксплуатации; объемов воды расходуемых абонентами, не
имеющими приборов учета, а так же все виды потерь воды из сети.

Величина потерь и неучтенных расходов в
системе водоснабжения населенного пункта представляет собой разницу между
объемами забранной воды из источника водоснабжения и отпущенной воды
потребителям, и выражается в процентном соотношении.

Министерством
строительства и ЖКХ РФ издан Приказ № 640/пр  от 17 октября 2014 года   (зарегистрирован
Минюстом России 17.02.2015 г. № 36064)  «Об утверждении методических указаний по
расчету потерь горячей, питьевой, технической воды в централизованных системах
водоснабжения при ее производстве и транспортировке» (далее Приказ № 640). Это
первый нормативно-правовой акт по вопросам расчета утечек  и неучтенных расходов в системах холодного и
горячего водоснабжения населенных пунктов.

Как правило,
 основные  потери
и  утечки из сетей  происходят не  по вине ресурсоснабжающей организации. Эти  расходы могут в большей части являться не
утечками, а полезными расходами предприятия на поддержание работы технологических
сооружений водоочистки, естественную убыль воды при  ее транспортировке и т.д. Полную структуру
всех расходов и потерь позволяют выявить и определить расчеты по Приказу № 640.

В Методическихуказанияхне предусмотренпорядоких согласованиявинстанциях,следовательно,таковоеформально не нужно.Полученныйпо результатамрасчетовреально обоснованный процентпотерь
воды в системе холодного ( горячего)
водоснабжения при ее
производстве и транспортировке,должен
утверждаться приказомруководителя
предприятия ииспользоватьсявпроизводственныхрегламентах.

Послечегоданнаявеличинаможет:

·применяться
врасчетах баланса водопотребления;

·предоставляться
в Комитетпо ценамприобоснованиитарифа;

·доказыватьв т.ч. перед налоговойслужбой уменьшениеналогооблагаемойбазыприобоснованииобъемов
реализацииводы(отведенияи сброса сточных вод)и т.д.

Вслучае, есликакаялибо инстанцияне согласнасвеличиной расходов и потерь, тоонавправеофициально рассмотретьвыполненныерасчетынапредметих соответствиясМетодическими указаниями. Приналичиевозражений,даннаяструктурадолжнапредставитьих в письменномвиде.После этогоона получитофициальный
ответ(будетнамиподготовлен написьменныйзапрос) спояснениямии разъяснениями. Вместе стем, учитываязаконодательную
новизну,некоторыевопросы примененияМетодических указаний подлежатрегулированию напрактике.

Считаем, чтовыполнениеданнойработыв указанномформате,сувеличениемобоснованного показателяутечек
ипотерьможет принестиВашемупредприятию существенную экономию средств,и снизитряд административных претензий.

С Уважением.

директор ООО «ДВ предприятие Водоканалналадка»,

ИнчаговА. Д.

сот.тел. 8-924-202-82-43

Скорость потока

Предположим, что наша задача – гидравлический расчет тупиковой водопроводной сети с известным пиковым расходом через нее. Нам нужно определить диаметр, который обеспечит приемлемую скорость движения потока через трубопровод (напомним, 0,7-1,5 м/с).

Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.

Большая скорость потока вызывает появление гидравлических шумов.

Формулы

Расход воды, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:

S = π r ^2, где:

  • S – площадь сечения трубы в квадратных метрах;
  • π – число “пи”, принимаемой равным 3,1415;
  • r – радиус внутреннего сечения в метрах.

Полезно: для стальных и чугунных труб радиус обычно принимается равным половине их ДУ (условного прохода).
У большинства пластиковых труб внутренний диаметр на шаг меньше номинального наружного: так, у полипропиленовой трубы наружным диаметром 40 мм внутренний приблизительно равен 32 мм.

Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.

Условный проход примерно соответствует внутреннему диаметру стальной трубы.

Q = VS, где:

  • Q – расход воды (м3);
  • V – скорость водяного потока (м/с) ;
  • S – площадь сечения в квадратных метрах.

Пример

Давайте выполним гидравлический расчет пожарного водопровода для одной струи с расходом 2,5 л/с.

Как мы уже выяснили, в этом случае скорость водяного потока ограничена м/с.

  1. Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 м3/с.
  2. Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в 3 м/с она равна 0,0025/3=0,00083 м3.
  3. Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,00083/3,1415 = 0,000264; r = 0,016 м.
  4. Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,016 х 2 = 0,032 м, или 32 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУ32.

Обратите внимание: при получении промежуточных значений между стандартными размерами труб округление выполняется в большую сторону.
Цена труб с диаметром, отличающимся на шаг, различается не слишком сильно; между тем уменьшение диаметра на 20% влечет за собой почти полуторакратное падение пропускной способности водопровода.

Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.

Пропускная способность первой и третьей труб различается вчетверо.

h t = λ(L/d)(v 2 /2g).

  • где L –длина трубопровода.
  • d -диаметр участка трубопровода.
  • v — средняя скорость перемещения жидкости.
  • λ -коэффициент гидравлического сопротивления, который в общем случае зависит от числа Рейнольдса (Re=v*d/ν), и относительной эквивалентной шероховатости труб (Δ/d).

Значения эквивалентной шероховатости Δ внутренней поверхности труб разных типов и видов указаны в таблице 2. А зависимости коэффициента гидравлического сопротивления λ от числа Re и относительной шероховатости Δ/d указаны в таблице 3.

В случае, когда режим движения ламинарный, то для труб некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления λ находится по персональным для каждого отдельного случая формулам (табл. 4).

Если турбулентное течение развито и функционирует с достаточной степенью точности, то  при определении λ можно использовать формулы для круглой трубы с заменой диаметра d на 4 гидравлических радиуса потока Rг (d=4Rг)

Простой расчет диаметра

Для быстрого расчета может использоваться следующая таблица, непосредственно увязывающая расход через трубопровод с его размером.

Расход, л/с Минимальный ДУ трубопровода, мм
0,2 10
0,6 15
1,2 20
2,4 25
4 32
6 40
10 50

Потеря напора

Формулы

Инструкция по расчету потери напора на участке известной длины довольно проста, но подразумевает знание изрядного количества переменных. К счастью, при желании их можно найти в справочниках.

Формула имеет вид H = iL(1+K).

В ней:

  • H – искомое значение потери напора в метрах.

Справка: избыточное давление в 1 атмосферу (1 кгс/см2) при атмосферном давлении соответствует водяному столбу в 10 метров.
Для компенсации падения напора в 10 метров, таким образом, давление на входе в водораспределительную сеть нужно поднять на 1 кгс/см2.

  • i – гидравлический уклон трубопровода.
  • L – его длина в метрах.
  • K – коэффициент, зависящий от назначения сети.
Формула сильно упрощена. На практике изгибы трубопровода и запорная арматура тоже вызывают падение напора.

Формула сильно упрощена. На практике изгибы трубопровода и запорная арматура тоже вызывают падение напора.

Некоторые элементы формулы явно требуют комментариев.

Проще всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.04.01-85:

Назначение водопровода Значение коэффициента
Хозяйственно-питьевой 0,3
Производственный, хозяйственно-противопожарный 0,2
Производственно-противопожарный 0,15
Противопожарный 0,1

А вот с понятием гидравлического уклона куда сложнее. Он отражает то сопротивление, которое труба оказывает движению воды.

Гидравлический уклон зависит от трех параметров:

  1. Скорости потока. Чем она выше, тем больше гидравлическое сопротивление трубопровода.
  2. Диаметра трубы. Здесь зависимость обратная: уменьшение сечения приводит к росту гидравлического сопротивления.
  3. Шероховатости стенок. Она, в свою очередь, зависит от материала трубы (сталь обладает менее гладкой поверхностью по сравнению с полипропиленом или ПНД) и, в некоторых случаях, от возраста трубы (ржавчина и известковые отложения увеличивают шероховатость).

К счастью, проблему определения гидравлического уклона полностью решает таблица гидравлического расчета водопроводных труб (таблица Шевелева). В ней приводятся значения для разных материалов, диаметров и скоростей потока; кроме того, таблица содержит коэффициенты поправок для старых труб.

Таблицы Шевелева.

Таблицы Шевелева.

Уточним: поправки на возраст не требуются всем типам полимерных трубопроводов.
Металлопластик, полипропилен, обычный и сшитый полиэтилен не меняют структуру поверхности весь период эксплуатации.

Размер таблиц Шевелева делает невозможной их публикацию целиком; однако для ознакомления мы приведем небольшую выдержку из них.

Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 16 мм.

Расход в литрах в секунду Скорость в метрах в секунду 1000i (гидравлический уклон для протяженности в 1000 метров)
0,08 0,71 84
0,09 0,8 103,5
0,1 0,88 124,7
0,13 1,15 198,7
0,14 1,24 226,6
0,15 1,33 256,1
0,16 1,41 287,2
0,17 1,50 319,8

При расчете падения напора нужно учитывать, что большая часть сантехнических приборов для нормальной работы требует определенного избыточного давления. В СНиП тридцатилетней давности приводятся данные для устаревшей сантехники; более современные образцы бытовой и санитарной техники требуют для нормальной работы избыточного давления, равного как минимум 0,3 кгс/см (3 метра напора).

Датчик не даст проточному нагревателю включиться при давлении воды ниже 0,3 кгс/см2.

Датчик не даст проточному нагревателю включиться при давлении воды ниже 0,3 кгс/см2.

Однако: на практике лучше закладывать в расчет несколько большее избыточное давление – 0,5 кгс/см2.
Запас нужен для компенсации неучтенных потерь на подводках к приборам и их собственного гидравлического сопротивления.

Примеры

Давайте приведем пример гидравлического расчета водопровода, выполненного своими руками.

Предположим, что нам нужно вычислить потерю напора в домашнем пластиковом водопроводе диаметром 15 мм при его длине в 28 метров и максимально допустимой скорости потока воды, равной 1,5 м/с.

Трубы этого размера чаще всего используются для разводки воды в пределах квартиры или небольшого коттеджа.

Трубы этого размера чаще всего используются для разводки воды в пределах квартиры или небольшого коттеджа.

  1. Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным 319,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: 319,8 / 1000 = 0,3198.
  2. Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,3.
  3. Формула в целом приобретет вид H = 0,3198 х 28 х (1 + 0,3) = 11,64 метра.

Таким образом, избыточное давление в 0,5 атмосферы на концевом сантехническом приборе мы будем иметь при давлении в магистральном водопроводе в 0,5+1,164=1,6 кгс/см2. Условие вполне выполнимо: давление в магистрали обычно не ниже 2,5 – 3 атмосфер.

К слову: испытания водопровода при сдаче в эксплуатацию проводятся давлением, как минимум равным рабочему с коэффициентом 1,3.
Акт гидравлических испытаний водопровода должен включать отметки как об их продолжительности, так и об испытательном давлении.

Образец акта гидравлических испытаний.

Образец акта гидравлических испытаний.

А теперь давайте выполним обратный расчет: определим минимальный диаметр пластикового трубопровода, обеспечивающего приемлемое давление на концевом смесителе для следующих условий:

  • Давление в трассе составляет 2,5 атмосферы.
  • Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 144 метрам.
  • Переходы диаметра отсутствуют: весь внутренний водопровод будет монтироваться одним размером.
  • Пиковый расход воды составляет 0,2 литра в секунду.

Итак, приступим.

  1. Допустимая потеря давления составляет 2,5-0,5=2 атмосферы, что соответствует напору в 20 метров.
  2. Коэффициент К и в этом случае равен 0,3.
  3. Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх144х(1+0,3). Несложный расчет даст значение i в 0,106. 1000i, соответственно, будет равным 106.
  4. Следующий этап – поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 106 при искомом расходе. Ближайшее значение – 108,1 – соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.
Зависимость между внутренним и наружным диаметром полипропиленового трубопровода.

Зависимость между внутренним и наружным диаметром полипропиленового трубопровода.

Водоотведение

Производственная, хоз-бытовая и ливневая сточная вода по канализационным трубопроводам поступает в приемные резервуары канализационно-насосной станции (КНС) и проходит грубую механическую очистку на решетках, где задерживаются крупные отбросы в виде тряпок, веток, кусков древесины и другого крупного мусора (прозоры решеток 16мм). Решетки чистят вручную от 1 раз в сутки. Отбросы собираются на дренажную площадку.

Часть механических примесей, содержащихся в сточных водах, оседает в приемных резервуарах КНС. Зачистку резервуаров от накопившегося осадка выполняют вручную от 1 до 3 раз в год.

Далее сточные воды при помощи насосов сбрасываются в пруд.

Место сброса сточных вод в пруд без названия находится в границах муниципального образования *** район.

Объем водоотведения составит 625 м3/сут (155 625 м3/год). Безвозвратный расход воды на производство коньяка (15,3 м3/сут), производство пара (1 м3/сут), полив газонов (4 м3/сут).

Учет объема сбрасываемых сточных вод ведется по данным средства измерения расходомера-счетчика электромагнитного «****».

Расчет водопотребления и водоотведения — образец — проверяйте нормативку если будете применять расчет.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...