Determinarea diametrelor și presiunii pierderilor în rețea și conducte

După ce a determinat debitul de apă care curge prin conductă, este selectat diametrul. Soluția la această problemă este legată de găsirea minim a costurilor RPR de mai sus pentru construcția și exploatarea Pst Rack pentru curent perioadă de facturare. Aceste costuri sunt reprezentate de expresia: RPR = Pst / curent Rek +

Valoarea determinată de conductele valorice pst și transport șanțuri de cost conducte lor de dezvoltare de stabilire etc. Costurile de operare Rack - suma a două componente: costul energiei Pel. cheltuite pentru a depăși pierderile de presiune din conducta si apa se ridica la un semn prestabilit, Ra și costuri. reprezentând costul total al reparațiilor și Deprecieri. Valoarea Ra este luată ca procent din valoarea R Pst. adică, Ra = RPst / 100.

În acest caz, având în vedere costurile sunt definite ca:

Hidraulicii curs cunoscute expresie referitoare debit Q, și o zonă deschisă, cu o viteză v de curgere a fluidului în conductă (legea de continuitate a fluxului):

Q = ωv = πdv / 4

unde ω - aria secțiunii transversale a conductei, 2 M; - diametrul țevii, m; v - viteza de apă, m / s.

Din această formulă rezultă că creșterea vitezei reduce diametrul conductei pe de altă parte, creșterea diametrului ar conduce la o scădere a vitezei apei. Ambele afectează costul ajustat.

Pierderi h, m, în conductele de presiune este determinată și de formulele hidraulica:

h = λvl (2GD); h = KQ β l / d m

și în care K λ - coeficienți de pierdere de presiune (K = 8λ / qπ 2)“, l - lungimea țevii, m; și β m - exponenți la un debit de Q m 3 / s, și un diametru d, m; g - accelerația gravitațională, m / s 2.

Odată cu creșterea debitului de apă în creșterea pierderilor de presiune prin conducte. Aceasta mărește capacitatea necesară de unități de pompare N, kW, apa de alimentare:

unde H0 - înălțimea de ridicare geometrică a apei, m; η - randamentul unităților pompei.

Ca urmare a creșterii costurilor de energie este în creștere în apă Pel. Concomitent cu creșterea vitezei v scade diametrul d conductei necesare pentru transportul debitului Q. și în consecință scade valoarea Pst construcția conductei. Valoarea curentă poate fi reprezentată ca o funcție a vitezei υ, și în funcție de diametrul d. Caracterul schimbării RPR și a componentelor sale Pst (1 / curent + R / 100) și Pel ca funcție a valorilor menționate este prezentată mai jos. Viteza și diametrul corespunzător costului minim determinat de mai sus și cele mai mici ordonata curba RPR.

Caracterul schimbării în funcțiile de cost viteză dată (a) și diametrul (b)

De la stația de pompare 1 ia conducta de apă 2 în rezervorul 3 dispus pe un deal. Din rezervorul de apă 3 prin conducta de apă 4 în rezervorul 5, situat la capătul liniei. Există diferențe în ramurile stânga și din dreapta ale conductei. Când pompa de alimentare cu apă, presiunea care este necunoscută, calculul se reduce la determinarea diametrului țevii, în care costul de construcție și de funcționare a liniilor de apă și stația de pompare va fi minim în perioada de facturare.

Pentru conducta de ramură dreaptă, ceea ce reprezintă gravitația sistemului de presiune (alimentată gravitațional), set cap de unică folosință. Pentru acest caz, calculul sarcinii de fezabilitate se reduce la determinarea diametrului conductei în care costul de construcție al sistemului va fi minim prevăzut consumul complet al presiunii hidraulice a depăși conducta de rezistență.

Noi rezolva problema de a găsi porțiunea cu diametru stânga, Refularea conductă. Când apa curge merge partial selecția într-un număr de puncte intermediare. Pentru a găsi componente ale diametrelor economice favorabile necesare pentru a exprima funcția de cost dată de dependența hidraulică și economică. Apoi, sistemul menționat ajustat RPR cost va avea următoarea formă:

unde R - reținerile anuale pentru depreciere și reparații ca procent din costurile de construcție a conductei; Σ - semn determină costul total al construcției de conducte de apă; și + bdik a = c - relație empirică pentru determinarea costului unitar al liniei de apă de construcție; dik și lik - respectiv diametrul și lungimea secțiunilor individuale ale conductei, m; β Qik - porțiunea conductei de curgere a apei, l / s; Q - debit total intră în conductă, l / s.

Valoarea P este găsită prin formula: P ≈ 365 * 24σγ / (102η)

unde σ - valoarea 1 kWh de energie electrică consumată de către unitățile de pompare pentru ridicarea apei; γ - consumul de energie factor neuniformitate în creștere de apă în perioada de facturare; η - eficiența stației de pompare de ansamblu.

Primul termen din costuri reduse și să determine contribuțiile anuale din costul de construcție a conductei; al doilea - cu privire la costurile de operare asociate cu cheltuielile de energie electrică.

Pentru a găsi valorile optime ale fiecărei porțiuni Dik conductă trebuie să funcționeze având în vedere costurile RPR diferențiază de Dik și egală cu zero. Ca rezultat, vom obține ^

Aici, factorul economic e egal

Acesta descrie condițiile pentru construcția și exploatarea sistemelor de alimentare cu apă.

Pentru o conductă cu o singură selecție punct nodal într-un Qik inelar = Q; dik = E 1 / (α + m) Q (1 + β) / (α + m)

În ramura dreaptă a conductei de apă este transportat la diferențele de nivel de apă mărcile piezometrice rezervor 3 (Ac = H0 + ZnS) și rezervorul 5 (Pd - NSV + zd). Presiune de unică folosință, care trebuie să fie cheltuite în depășirea pierderilor hidraulice este

Dacă există mai multe selecții nod situate de-a lungul lungimii conductei, conform ecuației de mai sus este posibil atunci când sunt combinate pe conducte de diametre diferite,

Cea mai favorabilă economic diametrul conductei de gravitație poate fi găsită prin formula

Se remarcă faptul că, pentru mici diferente marks piezometrice punctele de început și de sfârșit ale conductei de pompare pe acesta un debit de curgere predeterminat poate duce la creșterea semnificativă a diametrului și, prin urmare, pentru a crește costul de construcție al sistemului. În acest caz, poate fi pompele profitabile utilizate apa de pompare simultan.

Calculated diametre mai avantajoase economic, de obicei, nu corespund celor mai apropiate conducte cu diametre standard, disponibile în comerț. În aplicarea diametrului standard, a rezultat cheltuieli mai mari, cu atât mai mare abaterea primită de la optimă diametrul gamei de produse.

Pentru a putea selecta diametrele standard de cele mai avantajoase trebuie să găsească valorile costurilor „marginale“, în care cheltuielile reduse pentru conducte cele mai apropiate sortimente sunt egale. Ele sunt găsite prin compararea costului unitar pentru peste două țevi adiacente sortimentul de diametre.

Program pentru determinarea costurilor marginale de mai jos.

Axa ordonata reprezintă raportul dintre costuri reduse pentru țevile standard, cu diametrul RPR la costuri reduse pentru conducte Rpr.opt diametru optim; pe axa abscisei - debit Q. Fiecare amestec de produse cu diametrul d1. d 2, etc. Qopt corespunde valorii optime. Q „en-gros, etc.

unde Qik - debitul de apă, care curge peste site-ul; E - factorul economic determinat pentru condițiile specifice de construcție și funcționare; Et - factor economic adoptat în pregătirea mesei de limitare a costurilor.

Pentru a determina parametrii sistemului de alimentare cu apă și de distribuție trebuie să cunoască costurile, transportate prin conducte, precum și căderea de presiune corespunzătoare. Formula de bază care cuprinde cazuri de presiune și mișcarea gravitațională în canalele și conductele, este următoarea:

v = C√Ri, unde C - factor Chezy 0,5 m / s; R - raza hidraulică, m; i - gradientului hidraulic.

Un caz particular al acestei formule, atunci când mișcarea de presiune este formula Darcy-Weisbach, utilizat pe scară largă în sistemele hidraulice de inginerie:

în care HIK - porțiune pierderea de presiune a conductei, m; λ - coeficientul de rezistență hidraulică a acestei porțiuni; lik și d ik - respectiv lungimea, m, iar diametrul țevii, m, porțiunea; vik - Viteza apei în conductă, m / s; g - accelerația gravitațională, m / s 2.

mai convenabil de a folosi formula la calcularea sistemelor de apă în care debitul este înlocuit cu:

în cazul în care κ - coeficientul; Qik - consumul de apă din zonă; m - exponent.

Coeficienții valoarea:. Și κ C, având aceeași natură și sunt legate de

λ = gπ 2 κ / 8 = m 8g / C 2

În curgerea laminară și turbulentă în conducte netede și suprafață netedă cu pereți de curgere turbulentă în țevi λ brute (k și C) depinde de numărul Reynolds, adică viteza, diametrul și vâscozitatea; în zona de tranziție de curgere turbulentă - asupra numărului Reynolds, rugozitatea și diametrul; pătratică în domeniu - diametrul și rugozitate.

Tipuri de dependență funcțională a coeficientului de rezistență hidraulică X al numărului Reynolds, rugozitatea și diametrul în diferite zone de curgere a apei turbulente sunt determinate raportul diferite de grosimea stratului laminar și amplitudinea pereților protuberanțe conductelor de rugozitate.

Efectul rugozitatea suprafeței țevii interioare pe rezistența de curgere este luată în considerare numeroase formule empirice. La calcularea sistemelor de apă sunt utilizate pe scară largă de formula FA, Shevelev obținut peste experimente extinse efectuate la Institutul de Cercetare VODGEO.

Dat fiind faptul că pierderea de presiune este proporțională cu o linie de apă de lungime poate fi pierderea de presiune pe unitatea de lungime pentru a defini o cantitate adimensional - prejudecată hidraulic IIK = HIK / lik.

FA Shevelev a propus următoarea formulă pentru a determina pierderile de presiune în conductele individuale:

• nu nou oțel și fier, care lucrează în regiunea pătratic când v> 1,2 m / s

• nu noi oțel și fier de lucru în zona de tranziție la v <1,2 li="">

Pentru noile conducte metalice care funcționează numai în zona de tranziție, există formule de calcul speciale. Utilizarea lor este posibilă numai dacă există încrederea că în timpul operațiunii nu va forma sedimente și coroziunea internă observate,

În legătură cu deteriorarea surselor de calitate a apei și a apei folosind coagulanți în sistemele de apă existente realizate din țevi metalice, există intensiv overgrowing suprafața lor interioară. Acest lucru duce la o creștere a rezistenței hidraulice de mai multe ori. Prin urmare, în timpul funcționării conductelor necesare pentru a asigura conservarea și restaurarea capacității conductei. Atunci când neeconomică sau nu este posibil punct de vedere tehnic aceste îmbunătățiri nu au voie să ia în considerare o posibilă creștere a rezistenței.

La determinarea gradientului hidraulic al țevilor din beton pot fi utilizate dependences obținute în LIIZhT conduse de VS Dikarevskogo:

În practica calculelor sunt utilizate pe scară largă tabele, grafice și nomograme care sunt compuse din formulele de mai sus. Cu toate acestea, o serie de probleme face foarte incomod de a utiliza aceste formule în mod explicit. De exemplu, atunci când efectuează calcule pentru a lega rețeaua de alimentare cu apă cu formula generală de pierdere a capului poate fi scris ca

Cantitatea S0 se numește o rezistență hidraulică specifică. Gkdravlicheskoe secțiune de conducte de rezistență Sik = S0 lik. Dacă țevile din zona de lucru nonquadratic, debitul (sau viteza) în formula pierderii capului are o anumită putere fracționată, adică

Gradul p este în intervalul 1.75-2. Dacă pierderile de presiune formulă nu poate conduce la forma de mai sus, atunci ele sunt calculate prin funcția pătratică, atunci pierderea capului în valoarea ö introdus factor de corecție care depinde de viteza:

Astfel, pentru a nu noua țeavă de metal, atunci când vitezele de apă până la 3 m / s, care apar în practică, MM Andriyashev formula propusă