Особливості гідравлічного розрахунку полімерних трубопроводів КОРСИС (журнал: Полімерні труби - Україна)
Найбільш індустріальна кругла форма трубопроводів має до того ж кращу гідравлічну характеристику, тому проектування водовідвідних мереж виконується круглими трубопроводами. Застосування нових матеріалів і технологій прокладки водовідвідних комунікацій з використанням сучасних термопластичних полімерних матеріалів при будівництві та реновації має велике економічне і технічне значення. Важливими моментами у новій технології є оцінка та розробка методичних основ гідравлічного розрахунку водовідвідних трубопроводів.
Гідравлічні характеристики колекторів визначаються їх максимальною пропускною здатністю при заданому ухилі і площі живого перерізу потоку. Для проектування побутових водовідвідних мереж приймається безнапірний режим руху рідини з частковим наповненням труб (0,5-0,8). Слід мати на увазі, що в мережах, призначених для транспортування дощових вод, розрахункові витрати спостерігаються не частіше одного разу на кілька років. Отже, водовідвідні мережі працюють в безнапірному режимі при частковому заповненні. Цей режим має низку переваг порівняно з напірним. У побутових і виробничо-побутових мережах необхідно забезпечувати деякий резерв живого перерізу трубопроводу. Через вільну від води верхню частину перерізу труби вентилюється розгалужена водовідвідна мережа. Прі цьому з трубопроводу безперервно видаляються гази, що утворюються у воді, які ускладнюють його експлуатацію.
У стічних водах також містяться нерозчинені домішки органічного і мінерального походження. Перші мають невелику щільність і добре транспортуються потоком води. Другі (пісок, бій скла, шлаки тощо) мають значну щільність і транспортуються лише при певних швидкостях турбулентного режиму руху рідини. Тому найважливішою умовою проектування водовідвідних мереж є забезпечення в трубопроводах при розрахункових витратах необхідних швидкостей руху рідини, що виключають утворення щільних незмивних відкладень.
Для проведення гідравлічних розрахунків гофрованих двошарових труб КОРСИС можна використовувати гідравлічні формули, номограми і таблиці відповідно до вимог СНіП 2.04.03-85 "Каналізація. Зовнішні мережі та споруди ».
Розрахунок самопливних трубопроводів полягає у визначенні їх діаметра, ухилу і параметрів роботи - наповнення і швидкості. Зазвичай вихідним для розрахунку є витрата, яка визначається в першу чергу. Для розрахунку рекомендуються формули сталості витрати
При y = 1/6 формула (3) відома як формула Маннінга, справедлива для турбулентного режиму рідини.
Ступінь наповнення труби - це співвідношення рівня води h до внутрішнього діаметра труби d. Відомо, що максимальна витрата води в трубах спостерігається при cтепени наповненні трубопроводу h/d = 0,95, тому наповнення більше цього значення приймати недоцільно. Розрахункові наповнення рекомендується приймати навіть менше цього значення з наступних причин. По-перше, при визначенні розрахункових витрат не враховується коливання значень в межах часу доби, коли може спостерігатися максимальна витрата, а це коливання може бути і в меншу, і в більшу сторону. По-друге, внаслідок нерівномірності руху води наповнення окремих ділянок трубопроводу може бути більше розрахункового. Для виключення підтоплення при розрахункових умовах наповнення в трубопроводах побутової водовідвідної мережі рекомендується приймати не більше 0,8. Рекомендовані максимальні значення ступеня наповнення наведено в табл. 1.
У трубопроводах зливової каналізації та водостоках повних роздільних систем водовідведення, а також у загальносплавних трубопроводах при розрахункових умовах наповнення рекомендується приймати рівним 1, тобто повним. Це пояснюється тим, що розрахункові умови в цих трубопроводах спостерігаються досить рідко, тобто значну частину часу ці трубопроводи будуть працювати при частковому наповненні.
Витрата стічних вод в водовідвідних мережах змінюється в широких межах від певного мінімального до відомого максимального, який приймається за розрахунковий. Забезпечити можливість транспортування всіх домішок потоком у всьому діапазоні витрат, у тому числі і при мінімальному, не представляється можливим, так як це вимагало б прокладки трубопроводів з великими ухилами, а це призвело б до їх значного заглиблення. В даний час розрахунок трубопроводів проводиться на умовах підтримання труб в чистому стані при максимальній розрахунковій витраті. Таким чином, при мінімальних витратах в трубопроводах допускаються відкладення, але при досягненні розрахункової витрати трубопроводи повинні самоочищатися.
Тут вводиться поняття швидкості самоочищення - мінімальної швидкості, яка повинна забезпечуватися в водовідвідних мережах при розрахунковій витраті. Результатом розрахунків на основі попередніх досліджень є значення мінімальних швидкостей, представлених в табл.1.
Якщо в формулу Шезі (2) підставити мінімальну швидкість, то можна отримати мінімальний
Вміщені в стічних водах пісок та інші мінеральні домішки є абразивними матеріалами, стираючими стінки трубопроводів. При цьому інтенсивність стирання пропорційна швидкості потоку. Тому на підставі багаторічного досвіду експлуатації водовідвідних мереж встановлені максимально допустимі швидкості, рівні для металевих труб 8 м/с і для неметалічних - 4 м/с. Для визначення мінімального ухилу можна використовувати наступну формулу:
Розрахунок трубопроводів за формулами надзвичайно складний. Методи вирішення різних завдань із розрахунку трубопроводів викладені в спеціальній літературі. При проектуванні водовідвідних мереж потрібно виконувати розрахунки великого числа окремих ділянок трубопроводів з різними умовами проектування. Їх розрахунок проводиться із застосуванням різних спрощуючих прийомів, при яких використовуються розроблені таблиці, графіки, діаграми і т.д. (Табл. 3, 4).
На рис.1 наведені криві зміни швидкості v і витрат q в трубах круглого перерізу залежно від ступеня їх наповнення. По осі ординат відкладені ступеня наповнення h/d, а по осі абсцис - відповідні цим наповненням швидкості v і витрати q, виражені в частках від швидкості і витрати при ступені наповнення, рівний 1.
Діаметр самопливного трубопроводу можна визначити по номограмі в залежності від швидкості течії рідини, ухилу трубопроводу і величини розрахункової витрати стоків (рис. 2). Номограми являють собою графічне відображення формули Колбрук - Уайта за умови, що температура води становить 10° С, а шорсткість трубопроводу - 0,025 мм.
Читайте також
- Особливості гідравлічного розрахунку полімерних трубопроводів КОРСИСТехнічні статті / 01.09.2006
- Огляд ринку імпорту полімерних труб, терморезисторних фітингів та зварювального обладнання в Україну (журнал: Полімерні труби - Україна)Аналітика ринку / 25.05.2007
- До питання про порядок введення в дію на території України нової редакції вітчизняного стандарту «Труби поліетиленові для подачі горючих газів. Технічні умови» (журнал: Полімерні труби - Україна)Технічні статті / 25.05.2007
