Полная таблица гидравлических сопротивлений (потерь) и расходов в полиэтиленовых трубах.
Суть гидравлического расчета состоит в подборе условий, при которых самый отдаленный потребитель с наименьшими потерями и при минимальной стоимости трубопровода получает необходимое количество воды под необходимым давлением. Это значит, что при гидравлическом расчете принимается во внимание не общая длина трубопровода, а максимальное прямое расстояние (без ответвлений) которое проходит вода от источника водоснабжения до самого отдаленного дождевателя. Эту длину мы назовем Lmax.
При выборе диаметра труб мы будем иметь ограничивающие нас предельные состояния, между которыми и будет находиться оптимальное решение.
Нижнее предельное состояние —
- скорость движения жидкости V, не должна превышать 1,5 м/с, а потери на гидравлическое сопротивление в трубопроводе — h, должны быть близкими к 10м (1кгс/см2) на 100м трубопровода или меньше. Эти показатели тем ниже, чем больше диаметр трубы.
Верхнее предельное состояние –
- Цена материалов. Стоимость труб и, особенно, стоимость соединительных фитингов значительно возрастает по мере увеличения диаметра проходного сечения трубы.
Подберем диаметр трубы для Канала №1.
На чертеже видно, что Канал №1 состоит из трех отрезков трубопровода:
участок 1.1 длиной 22,7 м, с расходом 3 м3/час,
участок 1.2 длиной 22,9 м, с расходом 1,6 м3/час
участок 1.3 длиной 24,1 м, с расходом 1,4 м3/час.
Таким образом, по таблице гидравлических сопротивлений (потерь), выбираем диаметр проходного сечения по каждому участку:
Участок 1.1 – Ø32 мм, h – 9,25 м/100м,
в пересчете на длину участка h1.1 = 2,09м
Участок 1.2 – Ø25 мм, h – 11,94 м/100м,
в пересчете на длину участка h1.2 =2,73м
Участок 1.3 – Ø25 мм, h – 9,65 м/100м,
в пересчете на длину участка h1.3 =2,32м
На участке 1.2 величина h, больше 10 м/100м, но, во-первых, дождеватели на этом участке расположены вдоль радиусной кривой, а значит, реальный сектор их полива будет меньше расчетного 180°, т.е. расход и гидравлические потери будут так же, меньше расчетных. Во-вторых, длина участка настолько мала, что это превышение можно считать не существенными.
Аналогичным образом подбираем диаметр труб для всех каналов и помещаем их в сводную таблицу.
Канал №1:
Расход Q = 3 м3/час
L 1.1 – 22,7 м Q1.1 – 3 м3/час, Ø32мм, h1.1 – 2,09 м
L 1.2 – 22,9 м Q1.2 – 1,6 м3/час, Ø25мм, h1.2 – 2,73м
L 1.3 – 24,1 м Q1.3 – 1,4 м3/час, Ø25мм, h1.3 – 2,32 м
Канал №2:
Расход Q =3,2 м3/час
L 2.1 — 15 м Q2.1 – 3,2 м3/час, Ø32мм, h2.1 – 1,38 м
L 2.2 – 11,7м Q2.2 – 1,6 м3/час, Ø25мм, h2.2 – 1,39 м
L 2.3 – 11,7 м Q2.3 – 1,6 м3/час, Ø25мм, h2.3 – 1,39 м
Канал №3:
Расход Q =3,2 м3/час
L 3.1 – 7,9м Q3.1 – 3,2 м3/час, Ø32мм, h3.1 – 0,73 м
L 3.2 – 11,7 м Q3.2 –1,6 м3/час, Ø25мм, h3.2 – 1,39 м
L 3.3 – 11,7 м Q3.3 – 1,6 м3 /час, Ø25мм, h3.3 – 1,39 м
Канал №4:
Расход Q =2,8 м3/час
L 1.1 — 1 м Q1.1 – 2,8 м3/час, Ø32мм, h4.1 – 0,09 м
L 1.2 – 22,5 м Q1.2 – 1,6 м3/час, Ø25мм, h4.2 – 2,68 м
L 1.3 – 21,6 м Q1.3 – 1,2 м3/час, Ø25мм, h4.3 – 1,63 м
При подборе диаметра канальной трубы, нужно так же понимать, что по мере удаления от клапана количество дождевателей, а значит, и расход будет уменьшаться, следовательно, и диаметр труб, по мере уменьшения количества дождевателей можно так же уменьшать. Но уменьшение диаметра потребует дополнительных соединительных фитингов, которые, в свою очередь, во-первых, создадут дополнительные гидравлические сопротивления, а во-вторых, могут просто потечь. Поэтому на небольших участках целесообразность постепенного уменьшения диаметра труб определяется расчетами в каждом отдельном случае.
Расход воды при выборе диаметра магистральной, т.е основной питающей трубы, выбираем равным расходу большего из каналов. Но он (диаметр) не должен быть меньше диаметра нагнетательного патрубка насоса.
Диаметр магистральной трубы в нашем случае выбираем по самым производительным каналам — Каналу №2 или Каналу №3 – 3,2 м3/час.
Получаем — Ø32 мм, hмаг – 2,56 м (в пересчете на длину магистральной трубы 25 м при показателе гидравлического сопротивления 10,27 м/100м.)
Таким образом, на данный момент, мы имеем все данные для составления основного равенства (Этап-2 Источники Водоснабжения) для вычисления проектного входного давления воды — Pпр.вх , необходимого для обеспечения работы нашей Системы Автоматического Полива.
Pпр.вх = Pпр.д. + (hпод + hрел + 1,3hтр)/ 10
Где:
Pпр.д. – проектное давление на дождевателях
hпод – высота подъема воды до точки подключения САП, м.,
hрел – перепад высот рельефа участка, м.
hтр – потери давления в результате гидравлических сопротивлений в трубопроводе, м.
В нашем случае hпод = hрел = 0
Для определения hтр , мы берем в расчет не общую длину водопровода, а уже известный нам показатель Lmax., равный прямому пути воды без ответвлений от источника водоснабжения до самого отдаленного дождевателя. В нашем случае
Lmax = Lмаг + L1.1 + L1.2
А значит:
hтр. = hмаг + h1.1 + h1.2
Подставляя это выражение в равенство получаем:
Pпр.вх = Pпр.д. + 1,3 (hмаг + h1.1 + h1.2)/ 10
Pпр.вх = 3,5 +1,3 (2,56 + 2,09 + 2,73 )/ 10
Pпр.вх = 4,45 кгс/см2
Таким образом результатом расчетной части нашего проекта стали характеристики источника водоснабжения:
Q =3,2 м3/час
Pпр.вх = 4,45 кгс/см2
Так же, в том случае, если водоснабжение обеспечивается насосной станцией, необходимо понимать, что чем выше гидравлические сопротивления в трубопроводе, тем больше электроэнергии будет тратить двигатель вашего насоса на их преодоление. Эти затраты могут быть рассчитаны по формуле:
N=0,0027QH/ŋ
Где
Q – расход воды в м3/час
Н – потеря напора в метрах
ŋ — КПД электродвигателя и механической передачи на крыльчатку насоса (ŋ =0,6 — 0,75 для центробежных насосов)
Например, мощность электродвигателя насоса, потраченная на преодоление гидравлических потерь, равных 10м при расходе 3 м3/час составит:
N=0,0027QHŋ
N=0,0027 х 3 х 10/0,65 =0,124 кВт
Цифра небольшая, но при необходимости «тащить» воду за сотни метров, может вылиться в серьезные затраты.
На этом проектную часть условного участка можно считать законченной. Нами получены все данные необходимые для выбора материалов и насосного оборудования для обеспечения оптимальной работы системы автополива газона.
Если у Вас, все же, остались вопросы по какому-то из этапов проектирования, наши сотрудники с удовольствием совершенно бесплатно проконсультируют Вас. Наши контактные данные Вы можете найти здесь.
Полная таблица гидравлических сопротивлений (потерь) и расходов в полиэтиленовых трубах