4 Определение узловых расходов

Узловые расходы – это расходы, сосредоточенные в точках отбора воды, которыми являются пожарные гидранты, от которых вода подается на наружное пожаротушение, а также вводы во внутреннюю сеть здания, от которых подается вода на хозяйственно-производственные нужды и внутреннее пожаротушение.

Определяются, как правило, наиболее удаленные от ввода или с наибольшим расходом расчетные ПГ, от которых подается расход на наружное пожаротушение Q, путем распределения расхода по гидрантам, принимая расход одного гидранта q_ПГ = 1425 л  с^-1.

Расход на вводе во внутреннюю сеть здания принимается равным (Q + Q). Ввод располагается на расстоянии половины сети по длине здания, т.е. 0,5  l_с.дл. Численные значения расходов указываются у соответствующих узлов на рисунке 2.3. Узлы нумеруются по часовой строке. Ввод кольцевой наружной сети – узел 1 и т.д.

Обязательно выполнить проверку. Величина общего расхода Q_общ на вводе равна сумме расходов всех узлов.

Диаметры труб участков сети можно определить по формуле

, (23)

где Q_уч – расход на участке, м3  с^-1; V – скорость движения воды, принимается 2…2,5 мс^-1.

По рассчитанному диаметру принимается диаметр трубы с условным проходом в мм по приложению 3. Для наружной сети принимают диаметры труб 100 мм и более, п. 8.46 СНиП 2.04.02-84*.

По результатам принятых диаметров труб на участках определить средние скорости движения воды на участках водопроводной сети по формуле

, (24)

где d_р – расчетный внутренний диаметр участка, берется из приложения 3 (методических указаний).

h_уч = Al_учQ_уч², (25)

где l_уч – длина участка, м; Q_уч – расход воды на участке, м³  с^-1; А – удельное сопротивление водопроводной трубы, взято из приложения 3.

Увязка водопроводной сети проводится методом Лобачева-Кросса.

Движение воды от ввода до диктующего узла в направлении по часовой стрелке условно принято положительным, а против часовой стрелки – отрицательным. Нужно найти разность суммы потерь напора на участках по часовой стрелке (направление 1) и суммы потерь напора на участках против часовой стрелки (направление 2).

, (26)

где n – количество участков в полукольце.

Величина h называется невязкой. Допустимая величина невязки h_доп  1 м. При h  h_доп производят увязку сети.

Если сумма положительных потерь напора больше отрицательных на величину более h_доп, то перегружены участки, по которым идет расход по часовой стрелке, и недогружены – против часовой стрелки. Значит, чтобы уменьшить величину h, необходимо расходы на участках с положительными потерями напора уменьшить, а на участках с отрицательными потерями напора увеличить на величину поправочного расхода.

Если сумма условно отрицательных потерь напора больше суммы положительных потерь напора, то, наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора увеличить, а с условно отрицательными уменьшить на величину поправочного расхода q:

(27)

где h_i – потери напора на участке, м; q_i – расход воды по участку л  с^-1; n – количество участков в кольце.

Если сеть состоит из нескольких колец, то необходимо добиваться h_доп < 1 м для каждого кольца. Для каждого кольца получается своя величина q. Для общего участка двух колец поправочный расход определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца.

Зная q находят новую величину расхода q₁ = q  q и производят первое исправление; определяют потери напора на участках и т.д. аналогично ранее изложенному. Проверяется условие h < h_доп. Если невязка окажется снова больше допустимой, то делают второе, третье и т.д. исправлений, пока не будет выполнено условие h < h_доп.

Результаты гидравлического расчета сводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1 – Результаты гидравлического расчета

Номера направлений	Номер участка	Длина, lуч, м	Расход, qуч, л × с-1	Диаметр, d, мм	Скорость, V, м × с-1
1	2	3	4	5	6
1	1-2	320	234,4	300	0,0068
1	2-3	260	175,9	250	0,0067
1	3-4	210	128,5	250	0,00006
2	1-5	270	3	100	0,0005
2	5-4	290	53,45	200	0,00014
Первое исправление
Номера направлений
7	8	9	10	11	12
1	117,407	0,45	234,85	0,0068	56,25
1	129,304		175,9	0,0067	60,8
1	1,564		128,5	0,000067	0,006
2	5,723		3	0,0005	0,2
2	4,997		53,45	0,00015	0,04
Второе исправление
Номера направлений
13	14	15	16	17	18
1	0,109	0,44	235,2	0,0068	56,35
1	0,13		177,1	0,0067	61,0
1	0,0018		129,4	0,00008	0,008
2	0,0083		3,75	0,0005	0,2
2	0,0053		54,92	0,00016	0,05
Третье исправление
Номера направлений
19	20	21	22	23	24
1	0,118	0,44	235,6	0,007	56,5
1	0,13		177,7	0,0067	61,11
1	0,002		131,2	0,00009	0,01
2	0,008		4,19	0,0005	0,2
2	0,0063		55,36	0,0002	0,05

Определение средних потерь напора водопроводной сети

Вода от узла 1 к диктующему узлу пойдет по двум направлениям; первое по часовой стрелке, второе против часовой стрелки.

Средние потери напора сети определим по формуле

(28)

где - сумма потерь напора на участках n направления 1; - сумма потерь напора на участках n направления 2.

Определение напора на вводе

Напор на вводе (узел 1) определяется по формуле

Н_вв = 1,2  h_C + Н_св + Z, (29)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий местные потери напора; h_C – средние потери напора сети, м; Z – разность высот диктующего узла и ввода, принимается Z = 2 м; Н_св – свободный напор у диктующего узла, т.е. у пожарной колонки, установленной на гидрант.

Для водопровода высокого давления Н_св должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания, п. 2.30 СНиП 2.04.02-84^*. От сети водопровода высокого давления пожаротушение осуществляется непосредственно от колонки без пожарных автомобилей.

Для расчета рекомендуется принять прорезиненные пожарные рукава диаметром d_p = 77 мм, длиной линии l_р = 150 м и стволы с насадками диаметром d_нас = 19 мм и расходом q_н = 5 л  с^-1.

Рассчитываем Н_св по формуле

Н_св = h_p + H_нас + Z_зд , (30)

где h_p – потери напора в рукавной линии, состоящей из n = 150/20 = 8 рукавов, сопротивление одного рукава S_p = 0,015, приложение 5.

h = n  S_p  q_н²; (31)

h = 8  0,015  5²=3м

где H_нас – напор у насадка в мм, сопротивление S_н = 0,634, приложение 6.

H_нас = S_н  q_н²; (32)

H_нас = 0,634  5²=15,85м

Z_зд – высота здания, м, можно принять равной высоте помещения для одноэтажного здания.

Н_св = 2,25 + 15,85 + 8 =26,1м

Н_вв = 1,2  58,9 + 26,1 + 2=98,78м