При выполнении гидравлического расчета водопроводной сети Вам необходимо указывать корректную шероховатость стенок труб (по данным производителя, либо справочной литературы).
При использовании стальных труб ГОСТ 3262-75 для корректного расчета потерь напора в системе рекомендуется принимать шероховатость стенки трубы равной 1 мм. (Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб)
Расчет потерь напора в сети ведется по шероховатости и числу Рейнольдса.
Алгоритм расчета:
Определяются расчетные расходы воды на участках сети согласно формулам СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» в соответствии с заданными Вами исходными данными. Например:
Определяются диаметры трубопроводов с учетом величины расчетного расхода воды, проходящего по участку, и максимальной скорости движения воды, заданной нами:
| Величину скорости движения воды в магистральных трубопроводах и распределительных стояках хоз-питьевых водопроводов рекомендуется принимать не более 1,5 м/сек, в подводках к водоразборным устройствам – не более 2, 5 м/сек. Наиболее экономичными можно считать скорости в пределах 0,8-1,2 м/сек. |
Из гидравлики известно:
Подобранный по этой формуле диаметр округляется в большую стороны до ближайшего сортамента трубы. На рис.1 подсчитанный диаметр 21 мм, принят диаметр 25 мм.
С учетом расчетного расхода воды на участке и принятого диаметра трубы пересчитывается скорость движения воды на участке.
Рис.1
Определяются потери напора на участках сети:
Основной расчетной формулой для потерь напора при турбулентном течении жидкости в круглых трубах является эмпирическая формула, называемая формулой Вейсбаха-Дарси и имеющая следующий вид:
где λ- коэффициент сопротивления трения по длине
ℓ — длина участка сети, м
d – диаметр трубы, м
v- скорость движения воды на участке, м/сек.
Немецкий источник приводит еще одну формулу:
,
где ρ- плотность воды, кг/м3
Или
,
где R- гидравлический уклон.
Потери напора, определяемые по формуле Вейсбаха-Дарси, можно определить, зная коэффициент гидравлического сопротивления λ, который определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re и от эквивалентной шероховатости.
Число Рейнольдса определяется следующим образом:
где V – скорость движения воды на участке, м/сек
d – диаметр трубопровода, м
ν – вязкость воды (вязкость зависит от температуры воды)
Если Re<2320, то режим течения турбулентный .
Потери напора при турбулентном течении жидкости:
Для гидравлически гладких труб коэффициент λ не зависит от шероховатости, а определяется лишь числом Re . Коэффициент λ определяется формуле:
Если число Рейнольдса лежит в диапазоне 4000 < Re < 10(d / Δ э) коэффициент λ определяется по полуэмпирической формуле Блазиуса:
Гидравлическое сопротивление пластмассовых труб идентично сопротивлению гидравлически гладких труб.
Для шероховатых труб коэффициент λ не зависит от числа Re, а определяется лишь относительной шероховатостью. Коэффициент λ определяется по формуле Прандтля — Никурадзе:
Для переходной области коэффициент λ зависит одновременно от двух параметров — числа Re и шероховатости . Для определения коэффициента λ в этой области может служить универсальная формула А.Д. Альтшуля:
Подсчитываются потери напора на местные сопротивления.
Потери напора по длине участка и потери напора на местные сопротивления по участкам суммируются и указываются в графе «dP» (суммарные потери напора ).
Полезные ссылки:
e-KIT — Электронные наборы и модули
