Определяне на диаметри и налягане загуби в мрежата и тръбопроводите

Като определи скоростта на потока на вода, преминаващ през тръбопровода, се избира диаметър. Решението на този проблем е свързан с намирането на минимума от горепосочените разходи RPR за изграждане и експлоатация на Pst Rack за период на фактуриране ток. Тези разходи са представени с израза: RPR = Pst / ток Rek +

Стойността определя от тръби стойност PST и транспортирането им изкопи разходите тръбопровод развитие относно т.н. Оперативните разходи Rack - сумата от два компонента: разходи за енергия Пел. изразходвани за преодоляване на загубите на налягане в тръбопровода и възхода вода до предварително определена марка, Ra и разходи. представляваща общата стойност на ремонтите и амортизации. Стойността на Ra се приема като процент от стойността на R Pst. т.е., Ra = RPst / 100.

В този случай, като се имат предвид разходите, се определят като:

Разбира хидравлика известни експресия свързани скорост на потока Q, и на открито със скорост V на флуиден поток в тръбата (непрекъснатост право поток):

Q = ωv = πdv / 4

където ω - площта на напречното сечение на тръбата, т- 2; - диаметър на тръбата, т; V - скорост вода, м / сек.

От тази формула следва, че увеличаването на скоростта се намалява диаметъра на тръбопровода, от друга страна, увеличаването на диаметъра ще доведе до намаляване на скоростта на вода. И двамата се отрази на цената се коригира.

Head загуби Н, т, в линиите на налягането се определят от хидравликата на формули:

Н = λvl (2gd); Н = KQ β л / г м

и където К λ - коефициенти загуба на налягане (К = 8λ / qπ 2) ", L - дължина на тръбата, т; и β m - експонати при скорост на потока Q м 3 / сек, и диаметър D, m; г - земно ускорение, м / 2.

С увеличаване на дебита на водата в увеличението на загубите тръбопровод под налягане. Това увеличава необходимата мощност на помпени агрегати N, кВт, подаваната вода:

където H0 - геометрична височина на повдигане на вода, m; η - ефективността на помпените агрегати.

В резултат на нарастващите разходи за енергия във възход във вода Пел. Едновременно с увеличаване на скоростта V намалява необходимия диаметър г тръба за транспортиране на Р. поток и следователно намалява стойност Pst изграждането на тръбопровода. Настоящата стойност може да бъде представена като функция на скоростта ню, и в зависимост от г диаметър. Характер на изменение на RPR и неговите компоненти Pst (1 / Current + R / 100) и Pel като функция от споменатите стойности са дадени по-долу. Скоростта и диаметър, съответстващ на по-горе минимална стойност, определена от най-малките крива RPR ординати.

Характер на изменение на скоростта даден функции разходите (а) и диаметъра (б)

От помпената станция 1 поема вода тръбопровод 2 в резервоара 3, разположен на хълм. От резервоара за вода 3 от водопровод 4 в резервоара 5, който се намира в края на линията. Има разлика в левия и десния клонове на водопровода. Когато помпата за водоснабдяване, налягането не е известна, изчисляването се свежда до определяне на диаметъра на тръбата, при които разходите за изграждане и експлоатация на водните линии и помпена станция ще бъде минимално време на периода на фактуриране.

Към десния клон тръбопровода, представляващи тежестта (гравитационно захранван) система налягане, еднократен комплект глава. За този случай, изчисляването на задача приложимост намалява до определянето на диаметъра на тръбопровода, при което разходите за строителство на системата ще бъде минимално условие пълното изчерпване на хидравличното налягане за преодоляване на тръбопровода за резистентност.

Ние се реши проблема с намирането на част диаметър ляво, освобождаване от отговорност клон канал. Когато водата потоци ще частичен избор в редица междинни точки. С цел да се намерят икономически изгодни диаметри компоненти, необходими за да изразят функция стойност, дадена от хидравлични и икономическа зависимост. Тогава рече система регулира разходите RPR ще има следния вид:

където R - годишните отчисления за амортизация и ремонти като процент от разходите за строителството на водопровода; Σ - знак определя общите разходи за изграждане на водопровод; и + bdik а = С - емпирична връзка за определяне на разходи за единица линия строителство вода; ДИК и ЛИК - съответно диаметър и дължина на отделните части на тръбопровод, m; Qik β - водния поток тръбопровод част, л /; Q - целия поток да влезе в тръбопровода, L / S.

Стойността на Р е намерена по формулата: P ≈ 365 * 24σγ / (102η)

където σ - стойността 1 кВтч електроенергия, консумирана от помпените агрегати за вдигане на вода; γ - разход на енергия неравностите фактор за възхода на вода по време на периода на фактуриране; η - ефективността на цялостната помпена станция.

Първият план в намаляване на разходите и определяне на годишните вноски на стойност на строителството на водопровода; вторият - на оперативните разходи, свързани с разходите на електроенергия.

За да намерите най-оптималните стойности на всяка част Дик тръбопровод трябва да функционира, дадени разходи RPR отличават с Дик и определени равни на нула. В резултат на това, ние получаваме ^

Тук, икономически фактор д равен

Той описва условията за изграждане и експлоатация на водоснабдителни системи.

За тръбопровод с една възлова точка избор в пръстеновиден Qik = Q; ДИК = E 1 / (α + m) Q (1 + β) / (α + т)

В десния клон на тръбопровода за вода се транспортира до резервоара за вода разлики на ниво пиезометричната марка 3 (Ас = h0 + ZnS) и резервоара 5 (Pd - НСВ + ZD). Еднократна налягане, които трябва да бъдат изразходвани за преодоляване на съпротивленията е

Ако има няколко селекции възел, разположен по дължината на тръбопровода, съгласно горното уравнение е възможно, когато се комбинира за тръбопроводи с различни диаметри,

икономически най-благоприятен диаметър тежестта тръбопровод може да се намери с формула

Трябва да се отбележи, че за малки разлики пиезометричната марки началните и крайните точки на тръбопровода изпомпване него предварително определена скорост на потока може да доведе до значително увеличаване на диаметъра и, следователно, да увеличи разходите за изграждане на системата. В този случай, може да се използват едновременно печеливши помпени водни помпи.

Изчислените икономически най-изгодната диаметри обикновено не отговарят на близката стандартни диаметри на тръбите, търговски достъпни. При прилагането на стандартни диаметъра доведе разходи по-голяма, толкова по-отклонението получена от оптимално диаметър продукт смес.

За да можете да изберете най-изгодните стандартни диаметри трябва да намерим стойностите на "незначителни" разходи, в които намалените разходи за тръби близката асортименти са равни. Те са открити чрез сравняване на стойността на единица за горните две съседни тръби асортимент от диаметри.

График за определяне на пределните разходи, дадени по-долу.

Ординатната ос представлява съотношението на намалени разходи за тръби с диаметър RPR стандартни до намаляване на разходите за тръби Rpr.opt оптимално диаметър; на абсцисата - дебит Q. Всеки диаметър d1 продуктов микс. г 2 и т.н. Qopt съответства на оптималната стойност. Q "на едро и т.н.

където Qik - воден поток, който преминава върху обекта; E - икономическият фактор определя за специфичните условия на строителството и експлоатацията; Et - икономически фактор, приет в подготовката на масата на ограничаване на разходите.

За определяне на параметрите на системата за снабдяване и разпределение на водата трябва да знае разходите, транспортираните по тръбопроводи, както и съответния спад в налягането. Основната формула възприемане случаи налягане и движение тежестта в каналите и тръбите, е следното:

V = C√Ri, където С - Chezy фактор 0.5 m / и; R - хидравличен радиус, m; I - хидравлична градиент.

Особен случай на тази формула, когато движението на налягане е формула Darcy-Weisbach, широко използвани в инженерни хидравлика:

където ХИК - загуба на налягане част на тръбопровода, m; λ - коефициентът на хидравлично съпротивление на тази част; ЛИК и г IK - съответно дължина, м, а диаметърът на тръбата, т, част; И К - скоростта на водата в тръбата, M / S; г - земно ускорение, м / 2.

по-удобно да се използва формулата при изчисляването на водните системи, в които скоростта на потока се заменя с:

където κ - коефициент; Qik - консумация на вода в областта; m - експонента.

Коефициентите ламбда. И С κ, които имат една и съща природа и са свързани с

λ = gπ 2 κ / 8 = m 8 гр / C 2

В ламинарен и турбулентен поток в гладки тръби и гладка стени площ на турбулентен поток в необработени тръби λ (К и С) зависи от броя на Рейнолдс, т.е. скоростта, с диаметър и вискозитета; в региона на преход на турбулентен поток - на числото на Рейнолдс, грапавостта и диаметър; квадратното в областта - диаметърът и грубост.

Видове функционална зависимост на коефициента на хидравличното съпротивление X на числото на Рейнолдс, грапавостта и диаметър в различни области на турбулентен поток вода са решени различно съотношение на дебелината на ламинарен слой и величината на грапавост издатини тръбни стени.

Ефект на вътрешната тръба грапавост на тяхното съпротивление на потока се взема предвид множество емпирична формула. При изчисляване на водни системи са широко използвани с формула FA, Shevelev получава над обширни експерименти, проведени в Института VODGEO изследвания.

Като се има предвид, че загубата на налягане е пропорционално на вода линия дължина А може да бъде загуба на налягане на единица дължина да се определи безразмерна величина - хидравлична отклонение IIK = ХИК / ЛИК.

ФА Shevelev предложен следната формула за определяне загубите на главата в отделни тръби:

• не нов стомана и желязо, работещи в региона квадратичен когато V> 1,2 м / сек

• Не нова стомана и желязо, които работят в областта на преход в о <1,2 li="">

За нови метални тръби, които работят само в региона на прехода, има специални формули за изчисление. Тяхната употреба е възможно само ако има увереност, че по време на операцията няма да се образуват утайки и вътрешна корозия се наблюдава,

Във връзка с влошаването на качеството на водата и водни източници, използващи коагуланти в съществуващите водни системи от метални тръби, има интензивно обрастване им вътрешна повърхност. Това води до увеличаване на хидравличното съпротивление няколко пъти. Ето защо, по време на експлоатацията на газопроводи, необходими за осигуряване на опазването и възстановяването на капацитет тръбопровод. Когато икономически неизгодно или не е технически възможно тези подобрения нямат право да се вземе предвид възможното увеличение на съпротивлението.

При определяне на хидравличен градиент на бетонни тръби могат да се използват зависимости получени в LIIZhT водена от VS Dikarevskogo:

В практиката на изчисления са широко използвани таблици, графики и номограми които са съставени от по-горните формули. Въпреки това, редица проблеми, го прави много неудобен за използване тези формули изрично. Например, при извършване на изчисления за свързване на водопровода обща формула загуба на главата може да бъде записано като

Количеството S0 се нарича специфичен хидравлично съпротивление. Gkdravlicheskoe раздел съпротива тръбопровод Сик = S0 ЛИК. Ако тръбите в nonquadratic работна зона, скоростта на потока (или скоростта) във формулата на загуба глава има някои фракционна мощност, т.е.

степен Р е в диапазона 1.75-2. Ако загуби на налягане формула не може да доведе до по-горе вид, след това се изчислява от квадратна функция, тогава загубата на главата на стойността на въведени делта корекционния фактор, който зависи от скоростта:

Така, не е нова метална тръба, когато скоростта на вода до 3 м / сек, които се срещат в практиката, MM Andriyashev предложен формула