Хидравлично изчисляване на водоснабдяването: прости методи

Какво е хидравличното изчисляване на водоснабдителната мрежа? Кои параметри трябва да изчислите? Има ли прости изчислителни схеми за начинаещи? Веднага ще определим: този материал е съсредоточен преди всичко върху собствениците на малки частни къщи; съответно, параметри като вероятността за едновременна употреба на всички водопроводни инсталации в сградата, не е необходимо да определяме.

Какво се изчислява

Хидравличното изчисляване на вътрешното водоснабдяване се свежда до определянето на следните параметри:

1. Прогнозно отделяне на водата в някои участъци от системата за водоснабдяване.
2. Дебити на водата в тръбите.

Съвет: За вътрешните водопроводи, нормите са от 0.7 до 1.5 м / сек. За тръбите за пожарна вода скоростта е допустима до ли m / s.

1. Оптимален диаметър на водопровода, който осигурява приемлива спада на главата. 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.

Дебит на водата

Нормите за отвеждане на водата чрез отделни водопроводни инсталации могат да бъдат намерени в едно от допълненията към SNiP 2.0ч.01-85, което урежда изграждането на вътрешни водопроводи и канализационни мрежи. Нека цитираме част от съответната таблица.

В случае предполагаемого одновременного использования нескольких сантехнических приборов расход суммируется. Так, если одновременно с использованием туалета на первом этаже предполагается работа душевой кабинки на втором - будет вполне логичным сложить расход воды через оба сантехнических прибора: 0,10+0,12=0,22 л/с.

Специален случай

За пожарогасителните тръбопроводи има потребление 2,5 л / спя на струя. Същевременно, прогнозният брой на джетове в пожарен хидран при пожарогасене е предвидимо определен от вида на сградата и нейната площ.

Дебит

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).

формула

Дебит на водата, скорость ее потока и размер трубопровода увязываются друг с другом следующей последовательностью формул:

S =? r ^ 2, където:

• S - площадь сечения трубы в квадратных метрах;
• ? - число "пи", принимаемой равным ли,1ч15;
• 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 ч0 мм внутренний приблизительно равен ли2 мм.

Q = VS, где:

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

Пример

Нека изпълним хидравлично изчисление на пожарозахранване за единична дюза при дебит от 2,5 л / сек.

Както вече обяснихме, в този случай дебитът на водата е ограничен до m / s.

1. Пересчитываем расход в единицы СИ: 2,5 л/с = 0,0025 мли/с.
2. Вычисляем по второй формуле минимальную площадь сечения. При скорости в ли м/с она равна 0,0025/ли=0,0008ли мли.
3. Рассчитываем радиус внутреннего сечения трубы: r^2 = 0,0008ли/ли,1ч15 = 0,0002шч; r = 0,01ш м.
4. Внутренний диаметр трубопровода, таким образом, должен быть равен как минимум 0,01ш х 2 = 0,0ли2 м, или ли2 миллиметра. Это соответствует параметрам стальной трубы ДУли2.

Забележка: Когато получите междинни стойности между стандартните размери на тръбите, закръгляването се извършва в по-голяма посока. Цената на тръбите с диаметър, който е различен по стъпка, не се различава много; Междувременно намаляването на диаметъра с 20% води до почти един и половинкратно спад в капацитета на водопровода.

Просто изчисление на диаметъра

За бързо изчисление може да се използва следната таблица, която директно свързва потока през тръбопровода с неговия размер.

Загуба на налягане

формула

Насоките за изчисляване на загубата на глава в известна част от дължината са сравнително прости, но включват познаване на справедлив брой променливи. За щастие, ако искате, можете да ги намерите в справочниците.

Формула имеет вид H = iL(1+K).

В него:

• H - искомое значение потери напора в метрах.

Справка: свръхналягане от 1 атмосфера (1 kgf / cm2) при атмосферно налягане съответства на водна колона от 10 метра. За да се компенсира падането на главата от 10 метра, трябва да се увеличи налягането на входа на водопроводната мрежа с 1 kgf / cm2.

• i - гидравлический уклон трубопровода.
• L - его длина в метрах.
• K - коэффициент, зависящий от назначения сети.

Някои елементи от формулата очевидно изискват коментари.

Проще всего с коэффициентом К. Его значения заложены в уже упоминавшийся нами СНиП за номером 2.0ч.01-85:

Но концепцията за хидравличното пристрастие е много по-сложна. Тя отразява съпротивлението на тръбата за движението на водата.

Хидравличният градиент зависи от три параметъра:

1. Дебити. Колкото по-високо е, толкова по-голяма е хидравличната устойчивост на тръбопровода.
2. Диаметърът на тръбата. Тук зависимостта е обърната: намаляването на напречното сечение води до увеличаване на хидравличното съпротивление.
3. Грубост на стените. Това от своя страна зависи от материала на тръбата (стоманата има по-малко гладка повърхност в сравнение с полипропилен или HDPE), а в някои случаи и от възрастта на тръбата (ръждивите и варовитните отлагания увеличават грапавостта).

За щастие, проблемът с определянето на хидравличния градиент е напълно решен от хидравличната таблица за изчисляване на водните тръби (таблицата на Шевелев). Той дава стойности за различни материали, диаметри и дебити; В допълнение таблицата съдържа корекционните коефициенти за старите тръби.

Ще изясним: корекциите за възрастта не се изискват за всички видове полимерни тръбопроводи. Металпласт, полипропилен, конвенционален и омрежен полиетилен не променят структурата на повърхността за целия период на експлоатация.

Размерите на масите на Шевелев правят невъзможно публикуването им изцяло; Въпреки това, за прегледа ще дадем кратък откъс от тях.

Вот справочные данные для пластиковой трубы диаметром 1ш мм.

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,ли кгс/см (ли метра напора).

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.

примери

Нека да дадем пример за хидравлично изчисляване на водопровод, направен от собствените си ръце.

Да предположим, че трябва да изчислим загубата на налягане в домашна пластмасова водопроводна тръба с диаметър 15 мм с дължина 28 м и максимално допустим дебит на водата 1,5 м / сек.

1. Гидравлический уклон для длины в 1000 метров будет равным ли19,8. Поскольку в формуле расчета падения напора используется i, а не 1000i, это значение следует разделить на 1000: ли19,8 / 1000 = 0,ли198.
2. Коэффициент К для хозяйственно-питьевого водопровода будет равным 0,ли.
3. Формула в целом приобретет вид H = 0,ли198 х 28 х (1 + 0,ли) = 11,шч метра.

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

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

И сега нека направим обратното изчисление: определете минималния диаметър на пластмасовата тръба, осигурявайки приемливо налягане върху крайния миксер за следните условия:

• Налягането в пистата е 2,5 атмосфери.
• Протяженность водопровода до концевого смесителя равна 1чч метрам.
• Преминавания на диаметър липсват: всички вътрешни водоснабдителни мрежи ще бъдат инсталирани в един размер.
• Върховата консумация на вода е 0,2 литра в секунда.

Така че, нека да започнем.

1. Допустимата загуба на налягане е 2,5-0,5 = 2 атмосфери, което съответства на глава от 20 метра.
2. Коэффициент К и в этом случае равен 0,ли.
3. Формула, таким образом, будет иметь вид 20=iх1ччх(1+0,ли). Несложный расчет даст значение i в 0,10ш. 1000i, соответственно, будет равным 10ш.
4. Следующий этап - поиск в таблице Шевелева диаметра, соответствующего 1000i = 10ш при искомом расходе. Ближайшее значение - 108,1 - соответствует диаметру полимерной трубы в 20 мм.

Заключение

Надяваме се, че не сме прекалили уважавания читател от излишъка от числа и формули. Както вече споменахме, показахме изключително прости изчислителни схеми; професионалистите са принудени да използват много по-сложни решения. Както обикновено, допълнителна тематична информация може да бъде намерена във видеото в тази статия. Успех!