Гидравлический расчёт водопроводов (кольцевой трубопровод)

Расходы на участках:
Составим систему уравнений на основе правила:
алгебраическая сумма расходов в узле = 0.
Система, построенная на основе этого правила и нашего эскиза не имеет решений (узлов – 8, а неизвестных расходов – 10), поэтому добавим 2 определяющих уравнения (последние в системе):
Q2 = QI + Q3; Q2 = 110,281 л/с;
Q3 = QII + Q4 + Q8; Q3 = 82,281 л/с;
Q8 = QIII + Q9; Q4 = 9,2308 л/с;
Q9 + Q10 = QIV; Q5 = 14,769 л/с;
Q6 = QV + Q5 + Q10; Q6 = 64,919 л/с;
Q4 + Q5 = QVII; Q7 = 108,119 л/с;
Q7 = QVI + Q6; Q8 = 45,05 л/с;
Q2 + Q7 = QI + QII + QIII + QIV + QV + QVI + QVII; Q9 = 17,05 л/с;
Q2 = 1,02•Q7; Q10 = 6,949 л/с;
1,6•Q4 = Q5;

Расчёт потерь на участках:
Участок 2:
1. По [1, табл. 9, стр. 43] для расхода Q2 = 110,281 л/с = 0,110281 м3/с, принимаем оптимальную скорость v2 = 1,35 м/с;
2. Ориентировочное значение диаметра:
D2 = = 0,3225883 м;
3. По ГОСТ 8732–70 [1, стр. 32, табл. 4] принимаем трубу Dнар = 351 мм, δ = 14 мм с внутренним расчётным диаметром D2 = Dнар – 2∙ δ = 0,323 м;
4. Фактическая скорость воды на участке:
1,34656 м/с;
5. Число Re:
Re2 = 432 345;
Для стальных умеренно заржавленных труб по [1, табл. 8, стр. 41] принимаем кэ = 0,0005 м;
6. Предельные числа Re:
6 460, 323 000;
Re2 > , зона гидравлически шероховатого течения.
7. Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона:
0,02182;
8. Приведённая длина: lпр,2 = l2 = 65 м (см. допущения);
9. Удельные потери энергии:
3,981 Дж/кг;

Рассчитать систему водопроводов, изображённую на эскизе, определить диаметры и расходы на всех участках.
Исходные данные:
Расходы к потребителям:
Номер потребителя I II III IV V VI VII Σ(Q)
Расход, л/с 28 28 28 24 43,2 43,2 24 218,4
Геометрические длины участков:
Номер участка 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Длина, м 65 130 65 65 130 65 130 130 130
Принятые допущения:
1. Транспортируется вода при 20ºС (ν20 = 1,006∙10-6).
2. Местные сопротивления участков входят в их геометрические длины.

Невязка на левом контуре: ΔНлев = Н2 + Н3 + Н4 – Н5 – Н6 – Н7 = 0,3383169 Дж/кг;
Относительная невязка: = 0,01394 =1,394 %;
Невязка на правом контуре: ΔНправ = Н8 + Н9 + Н5 – Н4 – Н10 = -0,2856577 Дж/кг;
Относительная невязка: = 0,00709 = = 0,709 %;
Невязка внешнего кольца: ΔHвнеш = Н2 + Н3 + Н8 + Н9 – Н10 – Н6 – Н7 = 0,05266 Дж/кг;
Относительная невязка: = 0,11948 %;
На всех контурах невязки не превышают значения в 0,5 Дж/кг, а относительные невязки не перешагнули даже 2-х процентного барьера. Такие данные находятся в пределах допустимых неточностей, а это значит, что расчёт кольцевого трубопровода завершён.