Расчёт системы всасывающей и напорной сети Скорость, υ во всасывающем и напорном трубопроводе в первом приближении принимаем равной 1м/с.
Всасывающая линия рассчитывается с учетом местных потерь.
Напорная линия рассчитывается как простой трубопровод без учета местных потерь.
Qнас = 1,5Qпр = 1,5 · 0,288· = 0,432 · м3/с.
Напорная линия
1.Определяем диаметр напорного трубопровода d из уравнения неразрывности потока:
d = , м; (29) d = = 0,023 м = 23 мм.
Принимаем ближайший больший диаметр: dст = 50 мм. Это снизит вероятность гидравлического удара.
2.Для выбранного стандартного диаметра уточняем скорость в трубопроводе - фактическая скорость υ ф:
υ ф = , м/с (30)
υ ф = = 0,22 м/с
3.Определяются потери напора по длине по формуле Дарси-Вейсбаха hl:
hl = λ · , м; (31)
где:
λ – коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси), принимаем λ = 0,04;
l = lнап – длина трубы, отводящей фильтрат, т.е. расстояние от оси насоса до оси ливневого коллектора, м. Принимаем l = 200 м;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
hl = 0,04 · = 0,4 м.
4.Строим пьезометрическую линию р – р (Рисунок 5), для этого назначаем величину свободного напора Hсв = 5 м. Это так называемый запас, чтобы система хорошо работала и вода била струей.
Всасывающая линия
Для определения напора и фактического вакуума нужно знать гидравлические потери на всасывающей линии:
1.Потери напора в местных сопротивлениях hi определяется по формуле Вейсбаха:
hi = ξi , м; (31*)
где: ξi – коэффициент местных потерь.
- вход в трубу с сеткой ξ1 = 5; h1 = 5 = 12 · м.
- обратный клапан ξ2 = 2,1; h2 = 2,1 = 5,18 · м.
- главный поворот трубы ξ3 = 0,55; h3 = 0,55 = 1,35 · м.
2. Линейные потери определяются по формуле (31):
а) рассчитываем отдельно для вертикального участка l = lв = hнас, длина которого вычисляется из геометрии расчетной схемы (сумма глубины котлована, глубины зумпфа, первоначальное углубление лотка, углубление за счет уклона и расстояние от верха котлована до оси насоса (1,5м)):
lв = 4 + 1 + 0,3 + (90 - 0,5 + 70) · 0,001 + 1,5 = 6,95 м.
= 0,04 · · = 1,37 · м.
Рассчитываем отдельно для горизонтального участка l = , длину которого определяем из геометрии схемы с учетом расстояния от бровки до оси насоса, равного 1,5 м и радиуса зумпфа:
= + 1,5 + 0,125 = 7,62 м.
= 0,04 · · = 6,8 · м.
Строим напорную Е - Е и пьезометрическую р - р линию (рисунок 5)
Подбор марки насоса
Насос назначается исходя из трех характеристик:
- производительность Q нас:
- напор Н;
- вакуум Нвак;
Qнас= 1,5Qпр= 1,5 · 0,288 · = 0,432 · м3/с = 1,55 м3/ч
Напор насоса складывается из манометрического напора и высоты постановки напора над уровнем воды в зумпфе:
H = Hман + hнас (32)
Hман = Hсв + hl (33)
Фактический вакуум определяется уз уравнения Бернулли:
z1 + + = z2 + + + hf ; (34)
Для плоскости сравнения 0 - 0 и выбранных сечений 1 - 1 и 2 - 2 будем иметь:
z1 = 0; z2 = hнас;
P1 = Pатм ; P2 - ?
a1 = 1; a2 = 1;
υ = 0; υ2 = υф.
Уравнение преобразуется в следующий вид:
Hвак = = hнас + + hf , м; (35)
где:
hf = h1 + h2 + h3 + + ; (36)
hf = (12 + 5,18 + 1,35 + 1,37 + 6,8) · = 26,7 · м.
hнас = 6,95 м;
Hвак = 6,95 + + 26,7 · = 7,22м;
Hман = 5 + 0,4 = 5,4 м;
H = 5,4 + 6,95 = 12,35 м.
Характеристики центробежного насоса 6К-12:
- подача Q = 20 м3/ч;
- напор Н = 12 м;
- вакуум Нвак = 7,2
- мощность Р = 5 кВт
- изготовитель ОАО « ГМС Насос».
Расчёт ливневого коллектора
Ливневой коллектор служит для транспортировки отводящих вод в очистные сооружения.
Ливневые коллекторы выполняются в виде каналов замкнутого поперечного профиля. Гидравлический расчёт в условии без напорного равномерного движения выполняется по формуле Шези:
υ = C , м/с; (37)
Формула расхода:
Q = 𝜔 C , м3/с; (38)
Чтобы рассчитать ливневой коллектор, необходимо воспользоваться методом расчёта по модулю. Он заключается в определении расхода и скорости для различных степеней наполнения коллектора a = , как некоторой части от расхода и скорости, соответствующей его полному наполнению:
Q = А Кn , м3/с; (39)
υ = B Wn , м/с; (40)
где А и В коэффициенты, зависящие от формы поперечного профиля и степени наполнения канала а, принято представлять графиком, называемым «Рыбка»;
, – модули скорости при полном наполнении коллектора, для каналов различной формы сечения.
Расчёт выполняется м учётом некоторых замечаний:
- в практике строительного производства обычно принимают степень наполнения, равную а = 0,50 ÷ 0,75 ( принимаем а = 0,63 );
- коэффициент шероховатости канализационных труб
n = 0,012 ÷ 0,014 (принимаем n = 0,013);
- уклон коллектора i = 0,001 ÷ 0,005 (принимаем i = 0,001);
- расход принимается равным подаче насоса
Q = Qнас = 100 м3/с = 0,432 · м3/с.
1.С графика «Рыбка» снимается значение А для степени заполнения а = 0,63; А = 0,74.
2.Из формулы (38) определяется модуль расхода:
Кn = ; (41)
где Q – подача насоса.
Кn = = 18 · .
3.Из табличных данных по высчитанному Кn = 24 · м3/с подбираем ближайший d и соответствующие табличные данные , ;
d = 75 мм.
= 24 м3/с.
= 5,44 м/с.
4.Уточняем истинное значение наполнения коллектора (соответствующее принятым и ) по формуле (41):
A = ; (42)
A = = 0,57.
5.По графику «Рыбка» для вычисленного значения А = 0,754 определяем степень наполнения a = 0,65. Этому наполнению соответствует величина В = 1,1.
6.Глубина равномерного движения находится из зависимости:
a = ; (43)
h = ad; (44)
h = 0,65 · 75 = 48,75мм.
7.Скорость движения определяем по формуле(40):
υ = B Wn = 1,1 · 5,44 · = 0,18 м/с.
Литература
1.Агеева В.В. « Осушение строительного котлована»
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине « Гидравлика» по курс « Гидродинамика» - ННГАСУ, 2003.
2.СНиП 3.02.01 - 87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.
3.Справочник по гидравлическим расчетам./ Под ред. П.Г. Киселева.- М.: Энергия, 1972 - 312 с.
4.Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник для вузов / Р.Р. Чугаев.- Л.: Энергия, 1982. - 672 с.
5.Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие / Ф.А. Шевелев, А. Ф. Шевелев, - М.: Стройиздат, 1984. - 116 с.
6.Электронная энциклопедия «Викепедия».
|