bbk 000000

УДК 628.218

Гулиев Ф. С.

Практический способ гидравлического расчета водоотводящих сетей при частичном наполнении трубопровода

Аннотация

Предлагается упрощенный практический способ гидравлического расчета водоотводящих сетей, обеспечивающий достаточную точность и предусматривающий (при известных в общем случае значениях расхода сточных вод и уклона трубопровода) возможность вычисления расчетного диаметра труб, скорости движения сточных вод, степени наполнения трубопровода.

Ключевые слова:

сточные воды , скорость движения , гидравлический радиус , абсолютная эквивалентная шероховатость , коэффициент вязкости , степень наполнения трубопровода

Скачать стстью в журнальной верстке PDF

Предлагаемый способ гидравлического расчета водоотводящих сетей по упрощенным формулам, обеспечивающим достаточную точность, отличается от существующих методик нетрадиционностью принципа расчета [1]. В общем случае при известных значениях расхода сточных вод q и уклона коллектора I по упрощенным зависимостям вычисляют расчетный диаметр труб и скорость движения жидкости:

Для удобства пользования рекомендуемые расчетные формулы для диаметра труб d_р, скорости движения сточных вод vи степени наполнения трубопровода h/dсведены в таблицу [1], которая разделена на отдельные группы диаметров, соответствующие допустимым в канализационных сетях предельным наполнениям (h/d)_пр = 0,6–0,8.

Формулы (1)–(4) положены в основу таблиц для гидравлического расчета самотечных трубопроводов канализации из традиционных материалов: железобетонных и бетонных с коэффициентом шероховатости n = 0,014, керамических (n = 0,013), асбестоцементных (n = 0,012) и полиэтиленовых (n ≈ 0,01). В таблицах (объемом 2 страницы) представлены численные значения x,z,x₁,z₁,,  и др. Таблицы составлены применительно к сортаментам труб, предусмотренных действующими ГОСТами.

В качестве базовых приняты формулы постоянства расхода, Дарси и Н. Ф. Федорова, приведенные после преобразований к виду:

где v – скорость движения сточных вод, м/с;R– гидравлический радиус, м; Dэ – абсолютная эквивалентная шероховатость, м; а₂– коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб; – коэффициент вязкости, м²/с.

Используя исходные данные, принятые Н. Ф. Федоровым при составлении таблицы [2], пересчитаны значения скорости движения сточных вод v для большого диапазона диаметров, соответствующие предельным наполнениям трубопроводов (h/d)_пр. В итоге получены степенные зависимости вида (1) и (2) для отдельных интервалов диаметров, которые позволяют делать расчеты с допустимой погрешностью. Расчетные скорости движения сточных вод, вычисленные по формулам логарифмического (5) и степенного (2) видов, соответствующие предельным наполнениям трубопроводов (h/d)_пр,охватывают достаточный диапазон уклонов коллектора 0,001–0,1. В интервале расчетных скоростей, допускаемых СНиП [3] к применению в расчетах водоотводящих сетей (0,7–8 м/с), скорости v, вычисленные по формулам (2) и (5), в большинстве случаев практически одинаковы. В отдельных случаях погрешность при вычислении скоростей vпо формуле (2) колеблется в пределах ± 2,3%.

Расчет рекомендуется производить в следующем порядке:

1. По расчетному расходу сточных вод qи уклону коллектора I вычисляется выражение q^1/(2+x)/I^0,5/(2+x). Выбирается значение коэффициента а’, соответствующее выбранному коэффициенту шероховатости и определенному интервалу диаметров труб d_ст, по формуле (1) определяется величина расчетного диаметра d’_р. Далее подбирается ближайший к нему диаметр d’_ст из числа стандартных при условии d’_р ≤ d’_ст. При d’_р > d’_ст для данного интервала диаметров переходят на следующий интервал и, уточнив значение коэффициента а'', вычисляютd''_р и подбирают d’’_cт.

2. Согласно коэффициенту а”, подбирается величина коэффициента b”, и по уточненной величине d’’_р и уклону I вычисляется скорость v.

3. По отношению d”_р/d”_ст вычисляется степень заполнения трубопровода h/d.

Для применения упрощенного способа гидравлического расчета труб из полиэтилена низкого давления диаметром 160–1200 мм предложена таблица [1] с соответствующими формулами, при выводе которых приняты следующие значения показателей: э = 4∙10^–5 м, а₂ = 20 и коэффициент вязкости  = 1,41∙10^–6 м²/с(при температуре сточных вод 10 С и концентрации взвешенных веществ 500 мг/л).

Выше рассмотрено решение одной из часто встречающихся задач при проектировании новых сетей – определение диаметра труб d_ст, наполнения трубопровода h/dи скорости движения сточных вод vпри заданном расходе сточных вод q и принятом уклоне трубопровода I. Однако зависимости (1), (2) и (4) позволяют решать и другие задачи. Так, если по заданным значениям v,Iи h/d требуется определить d_ст и q, то расчет по зависимостям, полученным из (1), (2) и (4), проводят в следующей последовательности:

При вычислении d_р, vи h/d рекомендуется использование калькуляторов с наличием функций х^у, х^1/у, 10^х, lоgи др.

Выводы

В настоящее время для гидравлического расчета самотечных канализационных трубопроводов широко используют специально разработанные таблицы. Общепринятые табличные формы не охватывают всех возможных в инженерной практике диаметров и уклонов трубопроводов, поэтому выполнение большого объема интерполяционных вычислений становится неизбежным. Многолетняя практика показала, что предложенный метод довольно прост и позволяет проводить расчеты с достаточной точностью.

Список литературы

1. Гулиев Ф. С. Практический метод гидравлического расчета водоотводящих сетей // Ученые записки АзИСИ. – Баку, 1998. № 2. Федоров Н. Ф., Волков
2. Л. Е. Гидравлический расчет канализационных сетей (расчетные таблицы). – Л.: Стройиздат, 1968. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.