Розрахунок кільцевих водопровідних мереж значно складніший, ніж розрахунок тупикових, тому що діаметри труб визначаються за витратами води, але ці витрати не відомі; до того ж так само не відомі напрямки руху води на ділянках мережі. Тому розрахунок кільцевих водопровідних мереж проводиться методом послідовного приближення.
Розглянемо водопровідну мережу, яка складається із одного кільця (рис. 7.2).
Рис. 7.2 – Розрахункова схема кільцевої водопровідної мережі: 0-3 – точки відбору води.
На початку розрахунку вибираємо диктуючу точку, яка також буде точкою зустрічі потоків води. Виходячи з цього, задаємося можливим напрямком руху потоків. Точка зустрічі потоків, як правило, співпадає з точкою забору одних із максимальних витрат води, при цьому, ця точка є найбільш віддаленою. Припустимо, що точкою зустрічі потоків є точка 0, до неї від точки 1 прямують витрати q0-1, а від точки 2 – витрати q0-2.
Тоді, враховуючи перший закон Кірхгофа та (7.3), витрати води визначаються таким чином:
Знаючи вузлові витрати води, можливо знайти всі витрати на ділянках мережі. Для цього припустимо, що до точки 0 по ділянках 2-0 та 1-0 вода рухається в однаковій кількості, тобто
.
Діаметри труб та втрати напору кожної ділянки визначаються розрахунком або за допомогою таблиць 7.1 та 7.2.
Після цього необхідно визначити втрати напору в півкільцях, які розділяють кільце за напрямками руху води, тобто кожне півкільце починається з точки живлення та закінчується точкою зустрічі потоків. Для даного прикладу (рис.7.2) перше півкільце складається з ділянок 3-1-0, а друге – з ділянок 3-2-0. Ділянки в півкільці між собою з’єднані послідовно, тому втрати напору в півкільці можна визначити як суму втрат напору на ділянках, що складають це півкільце, наприклад:
Втрати напору в півкільцях повинні бути однаковими між собою, тому що лише за цих умов точкою зустрічі потоків може бути точка 0. Таким чином, для кожного кільця повинен виконуватися другий закон Кірхгофа: сума втрат напору в кільці повинна дорівнювати нулю, якщо прийняти за позитивні втрати напору на ділянках, де вода рухається у напрямку за годинниковою стрілкою, та за негативні втрати напору на ділянках, де вода рухається у напрямку проти годинникової стрілки: Σh=0
.Але на практиці не завжди можливе чітке виконання другого закону Кірхгофа, тому допускається перевищення втрат напору одного півкільця над іншим на величину нев’язки Δh, гранична величина якої повинна прийматися наступною:
- до пожежі до 0,5 м (за модулем),
- під час роботи мережі при пожежі до 1 м (за модулем).
Якщо таке співвідношення не виконується, то витрати води, що постачаються до нульової точки, задані не вірно. У цьому разі необхідно зменшити величину витрат води на перевантажених ділянках та збільшити на ту саму величину витрати води недовантажених ділянок, після чого зробити повторний розрахунок. Такий процес має назву “ув’язки” мережі методом послідовного приближення, а витрати води, що додаються або забираються від витрат води ділянок, є поправочними (Δq).
Припустимо, що при розрахунку мережі, яка складається з одного кільця (рис.7.2), в півкільцях витрати води на ділянках постійні, тобто:
q1 =q2=0;
тоді витрати води:
-
в першому півкільці: qІ =q0-1-3;
-
в другому півкільці: qІІ =q0-2-3.
Нев’язка в кільці дорівнює:
.
Припустимо, що в результаті розрахунку була одержана позитивна величина, тобто втрати напору в першому півкільці більші за втрати напору у другому півкільці. А це свідчить за те, що перше півкільце перевантажене. Для усунення нев’язки необхідно перерозподілити навантаження в кільці - зменшити витрати води у першому півкільці на Δ
q та збільшити витрати у другому півкільці на ту саму величину. Тоді можна записати:
Величиною Δq2 зважаючи на її малість, порівняємо із іншим, можна зневажити. Після чого будемо мати
,
тоді
.
Якщо мережа складається з трьох та більше кілець, як правило, одного поправочного розрахунку не достатньо, тобто величина нев’язки знов перевищує граничні значення. В такому випадку необхідно знов визначити величину поправочної витрати води та виконати наступний поправочний розрахунок. Так виконується розрахунок до того, поки не буде виконуватися другий закон Кірхгофа з урахуванням допустимої величини нев’язки.
| « 7.2 Гідравлічний розрахунок тупикової мережі | Контрольні питання та завдання » |