Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Теоретические основы. Определение гидравлического уклона и удельного сопротивления трубопровода

 

Для гидравлического расчета водопроводных труб обычно используют формулу [2]

, (3.1)

где i - гидравлический уклон, соответствующий потере напора в мм на или в м на 1км длины трубопровода;

dр - расчетный внутренний диаметр трубы, м;

V - средняя скорость движения воды, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

l - коэффициент гидравлического трения.

Для использования формулы (3.1) необходимо знать зависимости для определения коэффициента l, которые для разных материалов и сроков работы труб разные [2].

Для новых стальных труб

, (3.2)

где - кинематический коэффициент вязкости воды, м2/с.

Для гидравлического расчета водопроводных труб с достаточной для практических целей точностью можно принять =1,3×10-6 м2/с [2], что соответствует температуре воды 10°С.

При этом формула (3.2) примет вид

. (3.2а)

Для новых чугунных труб

. (3.3)

или, приняв =1,3×10-6 м2

. (3.4а)

Подстановка в формулу (3.1) значений l, определяемых выражениями (3.2а) и (3.4а), дает следующие расчетные формулы:

для новых стальных труб

, (3.5)

для новых чугунных труб

. (3.6)

Для неновых стальных и чугунных водопроводных труб

при V/ 9,2×105 1/м , (3.7)

при V/ <9,2×105 1/м , (3.8)

или, приняв =1,3×10-6 м2/с, . (3.8а)

Если на стенках стальных и чугунных труб отсутствуют заметные признаки коррозии или отложений, их можно относить к так называемым новым трубам. В противном случае шероховатость стенок возрастает, что влечет за собой увеличение коэффициента l. Такие трубы относят к неновым. Для расчета неновых стальных и чугунных водопроводных труб с естественной шероховатостью применимы формулы (3.7) и (3.8). При этом естественной шероховатостью считается шероховатость, которая по гидравлическому сопротивлению эквивалентна искусственной шероховатости, образуемой нанесением на стенки новых труб песка с зернами крупностью 1 мм, и может быть принята как нормальная [2].



При проверке условий работы только что проложенных водопроводных линий из новых труб, а также в случае принятия специальных мер по предотвращению коррозии и образования отложений на внутренней поверхности стенок труб, гидравлический расчет водопроводных труб можно производить по формулам (3.2) и (3.3). В остальных случаях гидравлический расчет водопроводных труб следует производить по формулам, учитывающим увеличение коэффициента сопротивления труб в процессе эксплуатации [2].

Подстановка в формулу (3.1) значений l, определяемых выражениями (3.7) и (3.8а), дает следующие расчетные формулы для неновых стальных и чугунных водопроводных труб:

при V 1,2 м/с , (3.9)

при V<1,2 м/с . (3.10)

Величина потерь напора может быть подсчитана также по удельному сопротивлению трубопровода [2], которое для неновых стальных и чугунных труб в соответствии с формулой (3.9) определяется выражением

. (3.11)

Формула (3.11) справедлива при средней скорости движения воды V ≥ 1,2 м/с. При меньших скоростях удельные сопротивления А необходимо определять с поправкой на неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды.

В соответствии с формулами (3.9) и (3.10) значения поправочного коэффициента K, учитывающего неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды, определяются выражением

. (3.12)

В новых стальных и чугунных трубах потери напора также можно определять по удельному сопротивлению.

При обычных скоростях движения воды новые стальные и чугунные водопроводные трубы оказываются работающими в переходной области. Поэтому их удельное сопротивление зависит от скорости движения воды. Для удобства гидравлических расчетов за исходное принимают значение удельного сопротивления, соответствующее скорости движения воды V = 1 м/с, с введением при других скоростях поправки на неквадратичность зависимости потерь напора от скорости [2]. При скорости движения воды V = 1 м/с удельные сопротивления, таким образом, находят с помощью следующих выражений

- для новых стальных труб [в соответствии с формулой (3.2а)]

, (3.13)

- для новых чугунных труб [в соответствии с формулой (3.4а)]

. (3.14)

При V≠1 м/с значение A следует умножить на поправочный коэффициент K, который находят следующим образом

- для новых стальных труб

, (3.15)

-для новых чугунных труб

. (3.16)

Величины расчетных внутренних диаметров стальных и чугунных водопроводных труб dp, используемые при определении i и А, приведены в табл. 3.1, 3,2 [2]. Таблица 3.1 составлена для стальных электросварных труб средних и больших диаметров, выпускаемых по ГОСТ 10704-76 и ГОСТ 8696-74 (>50 мм), а для стальных водогазопроводных труб малых диаметров – по ГОСТ 3262-75 (<50 мм). Для чугунных труб внутренние диаметры установлены по ГОСТ 9583-75 и ГОСТ 21053-75, табл. 3.2. Таблицы составлены не для всех диаметров труб, изготовление которых предусмотрено ГОСТами, а для тех из них, которые наиболее часто применяются в системах водоснабжения.

Величины расчетных внутренних диаметров dp в табл. 3.1 и 3.2 приведены с учетом допусков при изготовлении и небольшой коррозии материала труб или отложений порядка 1 мм на обе стенки трубы. Для труб небольших диаметров (до 300 мм) таким образом dp вычисляется в следующем порядке:

1. dвнутр=dнаружн – 2 толщины стенки;

2. dp= dвнутр – 1 мм.

Таблица 3.1

Величины внутренних диаметров для гидравлического расчета стальных водопроводных труб (размеры даны в мм)

 

Условный проход d Наружный диаметр Толщина стенки Внутренний диаметр при данной толщине стенки Расчетный внутренний диаметр dр
10,2 2,0 6,2 5,2
13,5 2,2 9,1 8,1
17,0 2,2 12,6 11,6
21,3 2,8 15,7 14,7
26,8 2,8 21,2 20,2
33,5 3,2 27,1 26,1
42,3 3,2 35,9 34,9
48,0 3,5 41,0 40,0
2,5
2,5
2,5
3,0
3,0
3,0
4,5
4,5
4,5
6,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
8,0

 

Продолжение табл. 3.1

 

8,0
8,0
9,0
10,0
10,0
10,0

 

Таблица 3.2

Величины внутренних диаметров для гидравлического расчета чугунных водопроводных труб (размеры даны в мм)

 

Условный проход d Класс ЛА Класс А
Внутренний диаметр Расчетный внутренний диаметр dр Внутрен-ний диаметр Расчетный внутренний диаметр dр
67,6 66,6 - -
83,6 82,6 - -
103,0 102,0 - -
128,2 127,2 - -
153,4 152,4 - -
- - - -
203,6 202,6 - -
254,0 253,0 - -
304,4 304,4 - -
- - 352,4 352,4
- - 401,4 401,4
- - 450,6 450,6
- - 500,8 500,8
- - 600,2 600,2
- - 699,4 699,4
- - 799,8 799,8
- - 899,2 899,2
- - 998,4 998,4

Для водопроводных труб больших диаметров ( 300 мм) такое уменьшение dр на 1 мм практического значения не имеет и поэтому не учтено. Таким образом, для труб диаметром 300 мм и более dp= dвнутр. Величины условного прохода указаны для удобства потребителя.

По ГОСТ 3262-75 толщины стенок в табл. 3.1 приняты как для «обыкновенных» труб.

Для гидравлического расчета асбестоцементных труб коэффициент сопротивления трения по длине определяют следующим образом [2].

(3.17)

или, приняв =1,3×10-6 м2

. (3.17а)

Подстановка в формулу (3.1) значения l, определяемого выражением (3.17а), дает расчетную формулу для асбестоцементных водопроводных труб

. (3.18)

Так как асбестоцементные водопроводные трубы при всех практически возможных скоростях движения воды работают в переходной области, для удобства гидравлических расчетов также, как и для новых стальных и чугунных водопроводных труб, в качестве исходного принимают значение удельного сопротивления A при V=1 м/с. Тогда величина удельного сопротивления определяется в соответствии с формулой (3.18) следующим выражением

. (3.19)

Поправочный коэффициент K, на который при V ≠ 1м/с следует умножать значения A, находят следующим образом

 

(3.20)

Величины расчетных диаметров для асбестоцементных труб ввиду их отсутствия в [2] были определены нами через значения удельных сопротивлений А, приведенных в [2], по формуле (3.19). Полученные таким образом значения расчетных диаметров, используемые в формулах (3.18) и (3.19), для асбестоцементных труб класса ВТ9 типа 1 (ГОСТ 539-80), как наиболее распространенных, приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

 

Величины условного прохода и расчетных диаметров для асбестоцементных труб класса ВТ9 типа 1

 

Условный проход d, мм Расчетный диаметр dр, мм Условный проход d, мм Расчетный диаметр dр, мм

 

Для асбестоцементных труб других классов и типов значения i и А, определяемые выражениями (3.18) и (3.19), нужно принимать с поправочными коэффициентами К1 согласно табл. 3.4 [2].

 

Таблица 3.4

 

Поправочные коэффициенты К1 к значениям i и А для асбестоцементных труб других классов и типов

 

  Класс Тип 1 Тип 2 Тип 3
  d=100¸500 мм d=200¸500мм d=200 мм d=300 мм
ВТ 6 0,83 - - -  
ВТ 9 1,00 0,87 0,79 1,00  
ВТ 12 1,20 1,06 0,92 1,19  
ВТ 15 - 1,26 1,54 1,56  
                     

 

Как показывает опыт эксплуатации асбестоцементных водопроводных труб, заметного возрастания их шероховатости в процессе эксплуатации не происходит. Благодаря этому для расчета как новых, так и неновых асбестоцементных водопроводных труб можно пользоваться выражениями (3.18) и (3.19) [2].

Методика расчета

Перед тем, как приступить к выполнению задания, необходимо определить все исходные величины. Их находят с помощью приведенных в бланке задания формул с использованием условного числа N, указанного преподавателем.

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.