Расчет магистральных и распределительных полевых трубопроводов оросительной сети. Российский государственный социальный университет индивидуальное практическое задание по дисциплине Гидротехнические сооружения
 Скачать 209.19 Kb.
|
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине «Гидротехнические сооружения» Расчётное практическое задание (тема практического задания)
Москва 2020 Расчетное практическое задание. Произвести гидравлический расчет магистрального (МТ), распределительного (РТ) и полевых (ПТ1-ПТ4) трубопроводов оросительной сети и насосной станции (НС) при заданных схеме размещения трубопроводов и количестве Ni дождевальных машин (см. рисунок 1), а также исходных данных, представленных в таблице 1. Расход одной дождевальной машины составляет Q = 76 л/с; коэффициент полезного действия трубопроводов составляет η = 0,97; Рис. 1  Таблица 1
Решение Установление расчетных расходов оросительной сети При дождевании максимальный расчетный расход воды нетто любого участка трубопровода или канала равен сумме номинальных расходов воды дождевальных машин, получающих воду из рассматриваемого участка трубопровода или канала. Расчетные расходы брутто определяют последовательно, переходя от первичных оросительных трубопроводов (полевых трубопроводов) или каналов (временных оросителей) к распределительному магистральному каналу следующим образом: Расчётный расход временного оросителя  равен расходу одной дождевальной машины  , делённому на к.п.д. оросителя  л/с: (1)Расчетный расход в голове полевого трубопровода равен сумме расходов одновременно работающих на нем дождевальных машин, делённому на к.п.д. полевого трубопровода  : л/с: (2) (3) (4) (5)Расчетный расход распределительного трубопровода равен сумме расходов, одновременно получающих из него воду полевых трубопроводов в соответствии с планом водопользования и к.п.д. распределительного трубопровода:  (6) (7)Расчетный расход магистрального канала или главного трубопровода определяют по формуле:  (8)где  – количество машин, необходимых для полива данной площади; – к.п.д. оросительной сети.Для всех звеньев оросительной системы примем значения к.п.д. согласно условию задачи: для трубопроводов  ;  ;  .Гидравлический расчет трубопроводов Гидравлический расчет закрытой сети сводится к определению: диаметра трубопроводов; потерь напора; мощности насосной станции. Используя значения расчетных расходов и оптимальные скорости движения воды в трубопроводах, рассчитываем предварительно их диаметры:  (9) (10) (11) (12)где  – расчетный расход трубопровода,  ; – оптимальная скорость движения воды в трубопроводе,  . Величину оптимальной скорости в стальных трубах принимают 1,5-2,0 , асбестоцементных – 1-1,5 . По ГОСТ находят ближайший диаметр трубопровода, но больший в сторону увеличения. В случае, если стандартный диаметр значительно отличается от рассчитанного, по принятому диаметру определяют скорость движения воды в трубопроводе и сравнивают ее с допустимой скоростью на заиление. Таким образом, согласно ГОСТ 10704-91 диаметр полевого трубопровода 2,3,4 равен  , а полевого трубопровода 1 равен  , диаметр распределительного трубопровода 2 и 1 равны  ,  . По той же формуле найдём диаметр магистрального трубопровода: (13)Таким образом, согласно ГОСТ 10704-91 диаметр магистрального трубопровода равен  Фактическая скорость должна быть больше критической на заиление (  >  ). (14)Найдём фактическую скорость для каждого участка оросительной системы:  (15) (16) (17) (18) (19)где  – действительный (стандартный) диаметр трубопровода, м.Для асбестоцементных труб гидравлический коэффициент сопротивления можно определить по формуле Ф.А. Шевелева:  (20)Рассчитаем гидравлический коэффициент сопротивления для каждого участка оросительной системы:  (21) (22) (23) (24) (25)Значение коэффициента гидравлического сопротивления по длине λ можно принимать следующее: для сварных и стальных труб – 0,020; для бетонных и железобетонных труб – 0,022; для асбестоцементных труб – 0,025; Потери напора по длине труб определяются по таблице Ф.А. Шевелева или вычисляют по формуле:  (26)где  – потери напора, м; – коэффициент гидравлического сопротивления по длине; – средняя скорость движения воды, ; – ускорение силы тяжести, (9,81); – длина расчетного участка трубы, м; – внутренний диаметр трубы, м. Рассчитаем потери напора для каждого участка оросительной системы:  (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33)Потери напора на единицу длины трубы (гидравлический уклон) равны:  (34)Рассчитаем потери напора на единицу длины трубы (гидравлический уклон) для каждого участка оросительной системы:  (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41)Потери напора в разборных трубопроводах на трение по длине принимаются по данным таблицы 2. В соответствии с проведёнными расчётами и сопоставлением результатов с таблицей 3 определяем потери напора равным значению для стальных труб РТШ 180 = 3,50. Таблица 2. Потери напора в быстроразборных трубопроводах
Потери напора в трубопроводах  , принимаемых в комплектах, с достаточной точностью можно определить по формуле: (42)где – потери напора, м; – расход воды в трубопроводе, л/с; – расходная характеристика трубопровода, определяемая по таблице 3; – длина трубопровода.Таблица 3. Расходные характеристики трубопроводов для асбоцементных и металлических труб
Для металлических трубопроводов полученный диаметр следует увеличить на 5%. Потери напора на местные сопротивления (при проходе воды через задвижки, при делении потока в тройниках, а в разборных трубопроводах из-за неровностей в стыках) могут быть приняты без расчета в размере 10% от суммы потерь напора по длине труб, как стационарных, так и разборных. При необходимости суммарную величину местных потерь в стационарных трубопроводах можно уточнить расчетом. Расчетный напор и потребная мощность насосной станции. Полный расчетный напор насосной станции определяют по формуле:  (43) (44)где  – геодезическая высота подъема (м), определяемая разностью отметок горизонта воды в водоисточнике и наиболее удаленным и высоко расположенным гидрантом, принимаем  ; – потери напора на трение на расчетном участке по длине трубопровода, м; – потери напора на преодоление местных сопротивлений по длине трубопровода, м, обычно местные потери в оросительных трубопроводах составляют 5-10% от путевых, т.е.  ; – свободный напор в гидранте в расчетной точке трубопровода, необходимый для обеспечения нормальной работы дождевальной машины или установки, м; принимаем  . Свободный напор берется из технической характеристики дождевальной машины или установки.Потребная мощность насосной станции равна:  (45) (46)где  – объемная масса воды,  ; – расчетный расход насосной станции, л/с; – полный напор насосной станции, м; – к.п.д. насоса, для центробежных насосов, = 0.77-0.88; – к.п.д. двигателя, = 0,80.По расчетному расходу и напору воды подбирается насосно-силовое оборудование. Тип насосной станции выбирают по результатам технико-экономических расчетов с учетом площади орошения, рельефа местности, высоты водоподачи и типа дождевальной машины. При поливе участков площадью до 150 га предпочтение отдается передвижным насосным станциям (навесным или прицепным); при поливе участков более 150 га – стационарным. Место водозабора для насосной станции целесообразно выбирать напротив середины орошаемого участка, а скважину лучше располагать в точке, командуемой над участком, так как при этом лучше можно разместить всю поливную сеть, облегчается ее эксплуатация. При водозаборе с помощью передвижной насосной станции ее следует располагать как можно ближе к водоисточнику так, чтобы всасывающий трубопровод был короче и чтобы ось насоса располагалась над минимальным горизонтом в водоисточнике не более чем на 2-3 м. Глубина воды в месте водозабора должна быть не менее 0,7 м. Если в естественных условиях она меньше, то устраивается приямок – углубляют дно. Диаметр и длина трубопровода от водоисточника до участка зависит от мощности насосной станции, расходов воды и создаваемого напора, а также от превышения участка относительно горизонта воды в водоисточнике. Полученные данные внесём в таблицу 4 Таблица 4. Сводная таблица гидравлических расчетов
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
