Как проводить расчет расхода воды через трубу

В городах, а в частности, на предприятиях промышленности, расходуется огромное количество воды. Она используется для производственных и хозяйственно-питьевых нужд, а также для тушения пожаров.

Расчет расхода воды является исходным параметром для определения диаметра водопровода, подбора насосов и другого водопроводного оборудования.

Благоустройство городов повышает качество питьевой воды, что улучшает общее санитарное состояние и помогает людям защищаться от распространяющихся через воду эпидемических заболеваний.

Элементы и функции систем водоснабжения

С целью обеспечения водой промышленных предприятий и городов строятся системы водоснабжения - инженерные сооружения и коммуникации, через которые происходит получение и очистка воды из природного источника, ее транспортировка и подача потребителю. Комплекс городского водоснабжения или промпредприятия включает следующие компоненты:

  1. Водоприемные сооружения.
  2. Насосные станции, которые совершают подачу воды к очистным сооружениям или непосредственно потребителям.
  3. Очистные сооружения.
  4. Башни и резервуары, в которых накапливаются запасы воды или совершается регулирование расходов и напоров.
  5. Водопроводные сети, осуществляющие транспортировку воды от сооружения к потребителю или сооружению.

Понятие и функции канализации

Схема внутренней канализации дома.

Потребление воды в производственных, хозяйственных и иных целях изменяет ее свойства, и она становится грязной. Такая вода называется сточной. Чтобы обеспечить благоприятные санитарные условия на территории промпредприятий и городов, сточные воды должны удаляться за их пределы, предварительно очищаясь и обеззараживаясь, во избежание загрязнения природных водоемов. С этой целью используются канализационные системы. Канализация являет собой систему инженерных коммуникаций и сооружений, которые выполняют следующие функции:


Расчет при проектировании внутреннего водопровода

Трассировка водопроводной сети

Введение водопровода в здание состоит из:

  1. Узла подсоединения водопроводных труб к подземной магистрали.
  2. Проложенного к зданию от подземной магистрали трубопровода.
  3. Водомерного узла, находящегося на вводе.

Отведение от магистрали осуществляется либо с помощью установленного заранее

тройника, либо в его отсутствие посредством высверливания отверстий в трубах с помощью специальных муфт - седелок.

Чертеж устройства водомерного узла.

Вводные трубы кладутся с уклоном 0,002-0,005 в пользу подземной магистрали, глубина закладывания ввода должна достигать не менее глубины промерзания.

Во избежание повреждения места ввода водопровода при возможной осадке строения, между трубой и фундаментом здания оставляют зазор в 10 см, заложенный мятой глиной.

Водомерный узел включает в себя задвижку (запорный вентиль), водомер, контрольный кран и запорный вентиль. Устанавливать запорный вентиль дважды (до и после водомера) необходимо с той целью, чтобы водомер возможно было демонтировать в ремонтных целях или произвести отключение подачи воды во внутреннюю сеть. Контрольный кран необходим для спуска из внутренней сети воды или для проверки водомера.

Факторы, влияющие на проходимость воды через трубу

От чего зависит максимальный расход воды через трубы с круглым сечением?

Если подумать логически, то ответ оказывается совершенно простым. Имеется водопроводная труба, в которой есть отверстие. Чем больше это самое отверстие, тем больше за единицу времени пройдет через трубу воды. Но дело не только в этом. Мы забыли про давление.

Не вызывает сомнений, что 10-сантиметровый столб будет продавливать через сантиметровое отверстие воды меньше, чем столб высотой с десятиэтажный дом.

Получается, что максимальный расход воды через трубу зависит от давления в водопроводе и от внутреннего сечения трубы .

Устройство регуляторов расхода воды.

На самом деле эти два фактора существенно влияют на расход воды, но они далеко не единственные.  Расчитать расход воды по давлению в трубе и ее диаметру равноценно тому, что вы будете проводить расчет траектории ракеты, летящей на Луну, исходя только из видимого положения данного космического тела. Если проводить расчет без учета движения Луны по собственной орбите, вращения нашей планеты, гравитации небесных тел и сопротивления атмосферы, то вряд ли отправленный нами космический корабль сможет попасть хотя бы приблизительно в нужные координаты пространства.

На максимальный расход воды через трубы влияет не только два вышеназванных фактора, но вместе с ними и:

  1. Длина самих труб: чем длиннее трубы, тем сильнее трется вода о стенки, что, соответственно, замедляет в ней поток воды. Действительно, у самого торца трубы на воду влияет лишь давление в ней, но последующие водные объемы должны занять ее место. Но они значительно тормозятся водопроводной трубой. На нефтепроводах именно из-за потери необходимого напора в длинных трубах устанавливаются насосные станции.
  2. Одним из влияющих факторов является материал стенок трубопровода, который сказывается на скорости движения воды. Если вода скользит по гладкому полипропилену, то куда большее сопротивление потоку создает шероховатая сталь.
  3. От диаметра трубного отверстия расход воды зависит куда более сложным образом, чем может судить о том здравая логика. У труб с малым диаметром сопротивление стенок движению водного потока намного больше, чем у толстых труб. Причина кроется в том, что чем меньше диаметр трубы, тем менее выгодно соотношение площади поверхности и внутреннего объема при фиксированной длине с точки зрения скорости потока. Говоря простым языком, через тонкую трубу вода двигается тяжелее, чем через толстую.
  4. Срок эксплуатации трубы также значительно влияет на проходимость трубы. Стальные водопроводные трубы поддаются коррозии, к тому же чугун и сталь с годами использования обрастают известковыми отложениями. Заросшие трубы имеют гораздо большее сопротивление водному потоку (сопротивление ржавой трубы и новой стальной полированной трубы отличается в 200 раз). Вследствие зарастания просвет внутренних участков труб уменьшается, и даже в идеальных условиях через него пройдет гораздо меньшее количество воды.

Следует обратить внимание на следующий факт: состояние поверхности металлопластиковых и пластиковых труб не ухудшается с течением времени; спустя 20 лет такие трубы будут иметь такое же сопротивление водному потоку, как и во время монтажа.

В конце концов переход диаметра, любой поворот, разнообразные запорные фитинги и арматура - все они тоже могут значительно тормозить водный поток.

Расчет расхода воды в водопроводной сети

Рассчитать расход воды на каждом участке сети водопровода можно по данной формуле:

qc  = 5? q0  ? ?, л/с,

где qc  - расход воды водоразборным прибором за секунду, q определяется по СНиПу. Для ванны он составляет 0,25 л/с, для мойки со смесителем и для умывальника со смесителем - 0,12 л/с, для унитаза он составляет 0,1 л/с.

На тех участках сети, которые обслуживают одновременно несколько приборов, в формулу подставляется величина, показывающая расход прибора с максимальным водоразбором.

a = f (N ? P),

где а - коэффициент, величина которого зависит от произведения количества всех приборов N на вероятность их одновременной работы Р.

Вероятность Р равна:

Р = qhr  µ  ? u/q0  ? 3600 ? N,

В которой N - количество одинаковых потребителей в здании.

В часы наибольшего водопотребления максимальный часовой расход воды определяется также по СНиПу, q с hr µ  = 15,6 л/с - таков общий расход воды. q с hr µ  = 15,6 - 10 = 5,6 л/с - расход холодной воды.

Например, в здании 216 человек, а число приборов равно 288, тогда вероятность одновременного действия приборов равна:

Р = 5,6 ? 216/0,2 ? 3600 ? 288 = 0,00583.

Гидравлический расчет внутреннего водопровода

Гидравлический расчет внутреннего водопровода основывается на выяснении диаметра трубы на пропуск расчетного расхода воды с соблюдением допустимой скорости и потерь напора.

Гидравлический расчет производится в часы максимального потребления воды.

Гидравлический расчет внутренних водопроводов производится с помощью таблиц Шевелева Ф. А.

Когда вы провели гидравлический расчет и определили потери напора на всех участках, необходимо определить сумму внутреннего водопровода, которая не должна выходить за пределы 5-6 м водного столба.

mid  hr  = 180 ? 216/1000?24 = 1,62 м 3 /ч.

По материалам сайта: http://experttrub.ru