Определение гидравлических потерь на участках водопроводной сети


Пред.		След.

Расход воды в системе водоснабжения связан с сечением трубы и скоростью движения следующей зависимостью:

Рисунок 465. (11)

где V - скорость движения воды в трубе, м/с;
d - внутренний диаметр трубы, м.

Отсюда

Рисунок 466. (12)

Очевидно, что для определения диаметра трубы кроме расчетного расхода необходимо знать (или задавать) скорость движения воды V.

Практически не представляется возможным установить какие-либо обоснованные пределы колебания расчетной скорости движения воды в трубах, исходя из чисто технических соображений [1]. Между тем, легко видеть, что изменение скорости (при заданном расчетном расходе) существенно влияет на экономические показатели системы водоснабжения. Из приведенной выше формулы видно, что с увеличением скорости диаметр водопровода уменьшается, что обуславливает снижение его строительной стоимости. В свою очередь увеличение скорости влечет за собой увеличение потерь напора в водопроводной сети. Потери напора при движении воды по трубам пропорциональны их длине и зависят от диаметра труб, расхода воды (скорости течения), характера и степени шероховатости стенок труб (то есть от материала труб) и от области гидравлического режима их работы. Основной формулой инженерной гидравлики, связывающей все указанные характеристики, является формула Дарси-Вейсбаха:

Рисунок 467. (13)

где - линейные потери напора, м;
- коэффициент гидравлического сопротивления;
l и d - длина и диаметр трубы, м;
V - скорость движения воды, м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с².

Режим движения жидкости определяется числом Рейнольдса

Рисунок 468. (14)

Re - безразмерное число Рейнольдса;
V - характерный параметр, скорость движения воды в трубе, м/с;
d - характерный параметр, внутренний диаметр трубопровода, м;
- кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10 ºС.

Смена режимов движения происходит при критических числах Рейнольдса .

Критерием режима движения служат следующие неравенства:

Ламинарный режим

Рисунок 469. (15)

При , коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле Колбрука-Уайта

Рисунок 470. (16)

Где - эквивалентная шероховатость, м.

Область перемежающейся турбулентности

Рисунок 471. (17)

Коэффициент гидравлического сопротивления можно определить по формуле

Рисунок 472. (18)

	Примечание
При смене режимов движения жидкости и сопротивление трубопроводов практически незначительно отклоняется от закономерностей, соответствующих ламинарному режиму движения. Возможные расхождения при расчете коэффициента гидравлического сопротивления по различным формулам, предложенным авторами Ф.А.Шевелевым А.Д. Альтшулем, Г.А. Муриным, Б.Л. Шифринсоном, Колбруком-Уайтом при незначительны по сравнению с теми ошибками, которые обычно имеют место вследствие неопределенности в выборе значения шероховатости или степени зарастания трубопровода. При расчете коэффициента гидравлического сопротивления в случае, когда наиболее целесообразно на наш взгляд использовать зависимость Колбрука-Уайта.

Примечание

При смене режимов движения жидкости и сопротивление трубопроводов практически незначительно отклоняется от закономерностей, соответствующих ламинарному режиму движения.

Возможные расхождения при расчете коэффициента гидравлического сопротивления по различным формулам, предложенным авторами Ф.А.Шевелевым А.Д. Альтшулем, Г.А. Муриным, Б.Л.

Шифринсоном, Колбруком-Уайтом при незначительны по сравнению с теми ошибками, которые обычно имеют место вследствие неопределенности в выборе значения шероховатости или степени зарастания трубопровода.

При расчете коэффициента гидравлического сопротивления в случае, когда наиболее целесообразно на наш взгляд использовать зависимость Колбрука-Уайта.