Определение диаметров труб. Гидравлический расчет водопро­водной сети заключается в определении диаметров труб и по­терь напора на преодоление сопротивления в трубах при про­пуске по ним расчетного количества воды. Знание потерь напо­

Ра необходимо также для расчета высоты водонапорных башен, а также для выбора насоса с требуемой напорной характерис­тикой.

Расход воды определяется количеством и составом водопот- ребителей, а также принятыми строительными нормами и пра­вилами водопотребления (СНиП).

Расчет водопотребления производится с целью определения численных значений среднесуточного расхода Qcp1cy^, макси­мального суточного расхода Стах суг и максимального часового расхода С^та* ч с учетом затрат воды на поение животных и на производственно-технические нужды. В расчетах также необ­ходимо учесть расход воды на тушение возможного пожара и создание в системе минимально необходимого запаса (на слу­чай отключения электроэнергии, наложения карантина при эпи­зоотии и т. п.). Для расчета необходимо знать среднесуточные нормы водопотребления, состав и количество водопотребителей каждого вида.

Нормой водопотребления называется количество воды в литрах, расходуемое одним потребителем в сутки. Приме­нительно к животным она включает расходы на поение, мойку по­мещений, молочной посуды, приготовление кормов, охлаждение молока и др. Расход воды на фермах очень неравномерен как в течение года (по сезонам), так и в течение суток (по часам). Его колебания оцениваются соответствующими коэффициен­тами неравномерности: для животноводческого сектора ксут = 1,3 и ^ч = 2,5; для жилищно-коммунального сектора в сельской местности А:сут=1,2—1,4 и А:,, = 1,5—2,0.

N

(31)

Среднесуточный расход воды на ферме (?ср, сут, м3/сут, опре­деляется по формуле

(?ср, сут = 0,001 (п 1^1 -|- П2^2-Ь ■■■ “Ь яд/<7д/) — 0,001

Где п, — число потребителей / го вида; <?, — среднесуточная норма пот­ребления воды ('-м потребителем, л/сут; N — общее число потребителей.

Максимальный суточный расход воды <Зтахсут определяется из равенства

(32)

Где £(>т — коэффициент суточной неравномерности.

В сутки максимального водопотребления среднечасовой рас­ход £?ср. ч, м3/ч, составит

А максимальный часовой расход (?таХч, м3/ч, будет

Фтах ч ^ фср, ч^ч,

Где к* — коэффициент часовой неравномерности.

Для обоснования выбора насосов и расчета поточных линий требуется знать секундный расход фтах о, м3/с, который рассчи­тывается по формуле

_ <2тах ч

(Апах с — 3600 . ( )

Запас воды на противопожарные нужды предусматривает быструю и бесперебойную подачу ее к месту возникновения по­жара в достаточном количестве и с необходимым напором в те­чение 3 ч.

Если дебит источника водоснабжения недостаточен для ту­шения пожара, то на ферме предусматривается устройство спе­циальных резервуаров для хранения неприкосновенного трех­часового запаса воды. Расход воды на наружное тушение од­ного пожара через гидранты для зданий объемом от 3 до 5 тыс. м3 принимают равным 10—20 л/с. В фермских водопрово­дах низкого давления необходимый напор для тушения пожара создается с помощью передвижных пожарных насосов, которые присоединяются к пожарным гидрантам наружной водопровод­ной сети.

Для объектов с пожарным расходом более 20 л/с потрачен­ный на тушение пожара неприкосновенный запас воды в резер­вуарах должен быть восстановлен в течение 24 ч, а для объек­тов с пожарным расходом менее 20 л/с — в течение 36 ч.

В качестве примера рассмотрим схему внутреннего водо­провода в животноводческом помещении, а именно в свинар­нике-откормочнике комплекса по выращиванию и откорму 54 тыс. свиней в год (т. п. 802—142), показанную на рис. 71. На комплексе сектор откорма состоит из пяти свинарников, в кото­рых размещены 18 000 голов секциями в групповых станках по 25 голов. В свинарнике установлены 146 автопоилок. Внутрен­няя кольцевая сеть собрана из труб диаметром 50 мм и размеще­на на высоте 3,02 м от пола свинарника. Автопоилки и поливоч­ные вентильные краны присоединены к кольцевой сети отводами (спусками) из труб диаметром 25 и 15 мм. Кроме того, в свинар­нике установлено 12 смывных баков вместимостью по 1000 л для удаления жидкого навоза из каналов самотечной системы, в кото­рые вода из баков подается по трубам диаметром 80 мм.

Главный магистральный трубопровод, питающий водой все внутренние водопроводы комплекса, выполнен из стальных труб Диаметром 200 мм и проложен в поперечной галерее, устроенной

Расстояние Рис. 71. Схема внутреннего водопровода в свинарнике-откормочнике комплекса по выращиванию 54 тыс. голов: / — баки для смыва иавоза; 2 — поливочные краиы; 3 — автопоилки; 4 — за­порный кран (вентиль); 5 — кольцевая сеть внутреннего водопровода

В коридоре, который проходит через все его свинарники. Вода в магистральный трубопровод поступает из наружной сети с двух сторон: со стороны входа в коридор и со стороны выхода из него. К числу водопотребителей в каждом свинарнике относятся также душевые помещения и санузлы.

Для гидравлического расчета на основании генерального пла­на хозяйства составляют расчетную схему водопроводной сети, на которую по участкам наносятся исходные данные: секундные расходы воды каждым участком <7уч;, л/с; длина каждого участка /,, м; геодезические отметки потребителей (высоты) г,, м, и все устанавливаемые приборы и сооружения. Расход воды опреде­ляется суммированием секундных расходов всех потребителей <7п/, л/с, расположенных на каждом <-м участке.

Расчетная схема тупиковой сети показана на рис. 72. На ней начальные и конечные точки участков обозначены номерами по ходу движения воды.

Для расчета водопроводных сетей важно уяснить, что по всем участкам, кроме конечных (тупиков), идут два потока с путевым расходом ^п, достаточным для удовлетворения потребителей, рас­положенных на рассматриваемом участке, и с транзитным рас­ходом ^т, предназначенным для потребителей, расположенных по ходу потока за рассматриваемым участком. Поэтому расход воды в начале любого участка сети равен сумме путевого и транзитного расходов. Через конечную точку каждого расчетного участка проходит только транзитный расход, так как весь его путевой расход уже израсходован. На следующем участке, расположен­ном вслед за рассматриваемым, снова будут два расхода: путе­вой — для потребителей нового участка; транзитный, уменьшен­ный на величину путевого расхода этого участка.

Рис. 72. Расчетная схе­ма тупиковой водопро­водной сети: /—длина участка; ц — расчетный расход участка

Таким образом, в любом сечении расчетного участка расход, проходящий по участку, будет изменяться от? т + <7п до? т. Рас­четный расход линии находится из равенства

Др = Чп + адт, (36)

(37)

Где а — коэффициент, учитывающий соотношение зиачеинй транзитного и путевого расходов, зависящий от равномерности (по длине) забора воды из линии потребителями; значение а принимают равным 0,5, тог­да

Др = дт + 0,5д„.

Суммируя среднесуточные расходы с учетом норм водопот- ребления по всем потребителям, можно рассчитать, пользуясь формулой (37), суточный расход воды по всему объекту (ферме, комплексу).

Диаметр трубы каждого из участков водопроводной сети определяют по расчетному расходу ^р, на г-м участке.

При этом используют уравнение

SHAPE \* MERGEFORMAT

(38)

Где — площадь г-го живого сечения напорной трубы, м2; и — скорость движения воды, м/с.

Из зависимости (38) получают формулу для определения диаметра трубы О, на /-м участке:

Д =

(39)

Скорость движения воды в трубах диаметром 50—300 мм принимают равной 0,7—1,0 м/с; для труб диаметром 300— 1000 мм — от 1,0 до 1,5 м/с. Диаметры труб наружных сетей можно выбирать, пользуясь данными, приведенными в табл. 30.

Трубы	Диаметр, Мм	Расход, л/с	Скорость, м/с
Мини­ Мальный	Макси­ Мальный	Наимень­ Шая	Наиболь­ Шая
Чугунные и стальные	100	4	8,5	0,51	1.08
	125	7	14,0	0,57	1.14
	150	11	21,0	0,62	1,19
	200	20	38,0	0,64	1,21
	250	35	63,0	0,71	1,28
	300	55	95,0	0,78	1,35
	350	80	130,0	0,83	1,38
Асбоцементные	100	5	10	0,63	1,26
	119	8	15	0,72	1,35
	141	12	23	0,77	1,47
	189	22	41	0,79	1,48
	235	36	65	0,83	1,49
	279	56	95	0,90	1,52
	322	80	130	0,96	1,56

Внутренний диаметр труб водопроводной сети можно опреде­лить в зависимости от числа обслуживаемых водоразборных точек:

Количество водораз­борных точек I—3 4—10 11—20 21—40 41—60

Внутренний диаметр труб, мм 15 20 25 32 40

Потери напора в трубах. Напор — это гидравлическое дав­ление в водопроводной сети, выраженное через высоту водяного столба в метрах. При анализе работы трубопровода различают потери на трение по длине и местные потери (в задвижках, кра­нах, отводах и т. п.), вызываемые изменением скорости или нап­

Равления потока воды.

Применительно к водопроводным трубам круглого сечения потери напора на трение /гт по длине выражают через скорость и или расход (? и их значения определяют соответственно по фор­мулам

V2 I

Ж <4с"

Или

К, = 0,0827Х.-^- (Эг, (41)

Где йг — потери напора на трение по длине трубопровода, м; X. — коэф­фициент гидравлического сопротивления, зависящий от материала труб, степени шероховатости их стенок и диаметра (для приближенных рас­

Четов можно принимать >. = 0,03); и — скорость движения воды в тру­бах, м/с; / — длина трубопровода, м; О — диаметр трубопровода, м; С} — секундный расход воды, м‘/с; ^ = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Для расчетов определяют потери напора на единицу длииы трубопровода (на 1, 100, 1000 м), называемые гидравлическим уклоном, который находят из формулы

TOC o "1-5" h z Лт V2 I

' = - Г=^1Г <42>

Потери напора в местных сопротивлениях /г„ определяют, пользуясь выражением

= 1 . (43)

где Е, — безразмерный коэффициент местного сопротивления; V — ско­рость движения воды за местным сопротивлением, м/с.

Значения коэффициентов сопротивления в зависимости от устройства, обусловливающего местное сопротивление, приведе­ны ниже;

Задвижка:
В среднем положении	2,0
При полном открытии	0,1
Край	5—7
Резкий изгиб трубы на угол 90° без
Закругления	1,25—1,5
Колено с углом 90° при радиусе закругле­
Ния, равном или большем двух диамет­
Ров трубы	0,5
Выход из трубы в сосуд большего попе­
Речного сечения	1,0
Вход во всасывающую коробку с обратным
Клапаном	5- 10

В протяженных водопроводных сетях потери в местных соп­ротивлениях оценивают как 3—5 (в наружных) и 5—10% (во внутренних) от всех линейных потерь на трение.

Полные потери напора в трубопроводе определяются как сумма потерь на трение по длине и потерь в местных сопротив­лениях, т. е.

/г = /гт + /г«. (44)

Для нормальной работы водоразборных приборов в каждом пункте сети должен оставаться еще некоторый запас напора, на­зываемый свободным напором. В наружной водопро­водной сети на фермах свободный напор согласно СНиП должен быть не менее 10 м. Для водопроводной сети соответствующие значения должны быть не менее 4 м для автопоилок и 2 м для водоразборных кранов. Свободные напоры на вводах в производ­ственные помещения устанавливают в соответствии с расходами воды, которые они обеспечивают.