Отримані шляхові витрати зводять в вузлові qузл. л / с. Вузлові витрати (рис. 2) визначають як полусумму дорожніх витрат ділянок qпут. примикають до даного вузла, плюс зосереджений витрата в вузлі qсоср (якщо він є):
.
Наприклад, до вузла 10 (рис.1) примикають 3 ділянки 4-10, 11-10, 10-9; вузловий витрата дорівнює
qуз, 10 = (31,84 + 21,08 + 33,28) • 0,5 = 43,10 л / с.
До точки 3 примикає промислове підприємство з витратою 13,0 л / с, тоді
qуз, 3 = (24,09 + 42,16 + 21,08) • 0,5 + 13,0 = 56,67 л / с.
При розрахунку на випадок одночасного максимального витрат води містом і на гасіння пожеж до вузловим витрат додають витрати на гасіння пожеж. Місця пожеж призначають в точках, віддалених від точок харчування мережі. У прикладі (рис. 2) 2 пожежі (з витратою води по 20 л / с) прийняті в точках 7 і 9, а також в точці 3 - пожежа на промпредприятии (витрата-10 л / с). Отримані значення qуз наносять на схему мережі для кожного вузла. Сума всіх вузлових витрат повинна дорівнювати витраті води всім населеним пунктом на годину його найбільшого водоспоживання.
Попередні розрахункові витрати qр отримують шляхом розподілу вузлових витрат по ділянках мережі, починаючи розподіл від точок сходу потоків. При цьому керуються правилом: витрата припливу до вузла повинен бути дорівнює витраті з цього вузла плюс вузловий витрата (якщо він є в цьому вузлі), тобто алгебраїчна сума витрат в кожному вузлі повинна бути дорівнює нулю [4].
Мережа проектують з поліетиленових або чавунних напірних труб, в деяких випадках застосовують азбестоцементних цементні або сталеві труби, які повинні бути покриті зсередини антикорозійним ізоляцією. Отримані попередні значення розрахункових витрат дозволяють намітити діаметри трубопроводів. Обгрунтовані значення діаметрів можна отримати, провівши техніко-економічне порівняння варіантів. Розрахунки засновані на тому, що при збільшених значеннях діаметрів зростає їх будівельна вартість; з іншого боку на великих діаметром невеликі втрати напору, і, отже, зменшується вартість електроенергії, витраченої на перекачку води. Вибираються такі значення, які відповідають мінімальним середньорічним витрат. У курсовому проекті допускається розрахунок діаметрів D, м, виробляти за формулами
де q - розрахункова витрата на ділянці в л / с; з урахуванням пожежного витрати або
,
де qn - витрата на гасіння однієї пожежі, л / с. За обчисленими значеннями підбирають стандартні діаметри (табл. 9) за існуючими сортаменту (додаток 1).
Визначення діаметрів труб (qn = 20 л / с)
У містах ділянки кільцевих мереж виконують з труб діаметром не менше 100-130 мм.
Отримані початкові значення витрат на ділянках потрібно уточнити так, щоб сума втрат напору на ділянках, спрямованих за годинниковою стрілкою в будь-якому замкнутому контурі або кільці дорівнювала сумі втрат напору на ділянках, спрямованих проти годинникової стрілки. В цьому власне і полягає принцип гідравлічної ув'язки кільцевих мереж.
Визначення гідравлічних опорів
Ділянок і втрат напору
Втрати напору визначаються за формулою
,
де i - гідравлічний ухил;
l - довжина ділянки, м;
# 931; # 958; - сума коефіцієнтів місцевих опорів;
V - швидкість води, м / с.
Гідравлічний ухил визначається за формулою
,
де # 955; - коефіцієнт опору труб по довжині
Для пластмасових труб А1 = 0,011, m = 0,19; З = 3,51 (для температури 10 0 С).
Для чавунних труб при швидкості V <1,2 м/с, А1 = 0,0179, m = 0,3, С = 0,867; при скорости V = 1,2 м/с А1 = 0,021, m= 0,3, C = 0.
При визначенні втрат напору для води з іншою температурою t1. коефіцієнт Сt обчислюється за формулою
,
де nt. n10 - коефіцієнти кінематичної в'язкості води при соответст-
При підготовці мережі до гідравлічної ув'язці визначають коефіцієнт # 955; для кожної ділянки, потім після обчислення виправлених витрат на ділянках значення # 955; уточнюються.
З урахуванням виразу для швидкості формулу для визначення втрат напору можна представити у вигляді
де S - опір ділянки; l - довжина, м.
Суму коефіцієнтів місцевих опорів при попередніх розрахунках приймають в межах # 931; # 958; = 2 ... 5. У прикладі розрахунку обчислені значення # 955; для чавунних труб на ділянці 3-4:
# 955; = 0,0210 / 0,3044 0,3 = 0,030.
Опір на цій ділянці одно
Опір S визначено для витрати, вираженого в м 3 / с; для витрати в л / с S = 0,0005606 c 2 / л 5.
На ділянці 4-10 для пластмасових труб отримують:
;
або S = 0,002688 з 2 / л 5.
Приклад гідравлічної ув'язки мережі за методом Лобачова-Кросу наведено в табл. 10. Ділянки в таблиці згруповані по кільцях. При обчисленні втрат напору рекомендується висловлювати величини втрат для ділянок, спрямованих в кільці за годинниковою стрілкою - зі знаком «+», проти годинникової стрілки - зі знаком «-». Невязка в кільці обчислюється як алгебраїчна сума втрат напору. Щоб зменшити величину нев'язки, необхідно ввести поправки в величини витрат. Поправочний витрата обчислюється за формулою
Dq = # 8209; Dh / (2SSQ),
де Dh - невязка в кільці; величина суми SSQ, обчислюється для кожного кільця. Для ділянок, спрямованих за годинниковою стрілкою, поправка вводиться зі своїм знаком, а для ділянок, спрямованих в іншу сторону - з протилежним знаком. Якщо ділянка знаходиться на кордоні двох кілець, в поправочний витрата вноситься також поправка з сусіднього кільця (але з тим же знаком, що в сусідньому кільці!). Може виявитися необхідним провести кілька турів ув'язки так, щоб нев'язка в кожному кільці не перевищувала допустимої величини. У студентських проектах допускається величина Dh = 0,5 м.
В кінці розрахунку обчислюються швидкості потоку води на ділянках і уточнюються значення коефіцієнтів шорсткості l і опору ділянок. Після цього може знадобитися проведення додаткових турів ув'язки. Необхідно також перевірити, щоб нев'язка по зовнішньому контуру мережі не перевищувала 1 м.
Правильність розрахунку перевіряється розрахунком балансів витрат в вузлах (табл. 11).
За результатами гідравлічного розрахунку визначають необхідний напір в точці харчування і напору у вузлах мережі (табл. 12).
Позначки верху труби приймають рівними позначок землі за вирахуванням глибини закладення труб. Глибина залягання - не менше глибини промерзання грунту в даній місцевості.
Необхідний напір у вузлах визначається поверховістю будівель; якщо, наприклад, в вузлі 5-6-поверхові будівлі, то необхідний напір дорівнює
де Е - число поверхів. Необхідний пьезометр дорівнює необхідному
напору плюс відмітка верху труби.
Умовний пьезометр необхідно задати в одному з вузлів (в будь-якому). У прикладі (табл.11) умовний пьезометр заданий в вузлі 1, рівному необхідному. Щоб знайти умовний пьезометр в сусідньому вузлі, необхідно відняти втрати напору на ділянці, якщо рухатися по руху води, і додати втрати при русі проти потоку. У прикладі на ділянці 1-2 втрати напору (див. Табл.10) рівні 4,3м, і тому умовний пьезометр в точці 2 79-4,30 = 74,70; в точці 3: 74,70 - h2-3 = 74,70 - 2,54 = 72,16 і т.д.
Потім все значення умовних параметрів треба підняти на величину максимального дефіциту напору (в прикладі - на 18,42). Напір у вузлі дорівнює
де Пg - дійсний пьезометр, z - позначка землі.
На плані міста вказують значення напорів у вузлах і шляхом інтерполяції наносять ізолінії рівних напорів (рис. 3). У прикладі необхідний напір у вузлі живлення дорівнює 36,42 м, що дозволяє підібрати відповідне насосне обладнання.