Расчеты трубопроводов и водопроводных сетей

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Заказать задачу

Сборник задач по гидравлике: Учеб. пособие для вузов /Под ред. В. А. Большакова.- 4-е изд., перераб. и доп.-Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. 336 с.

Глава IV.1. Расчет коротких и длинных трубопроводов

ΙV.1. Определить диаметр трубопровода для подачи расхода Q = 15 л/с от водонапорной башни B до предприятия А (рис. ΙV.2) при длине трубопровода l = 1000 м, отметке уровня воды в башне НВ = 28 м, геодезической отметке в конце трубопровода zА = 2 м и свободном напоре Нсв ≥ 12 м, если трубы: а) стальные; б) асбестоцементные; в) полиэтиленовые; г) чугунные.

ΙV.2. Вода из водонапорной башни высотой H = 15 м подается по полиэтиленовому горизонтальному трубопроводу диаметром условного прохода D = 150мм на расстояние l = 1,5 км. Определить: а) на какую высоту h в конце трубопровода будет подаваться вода при расходе Q = 16 л/с; б) какой расход Q будет в конце трубопровода на высоте h = 7 м.

ΙV.3. В конце стального трубопровода длиной l = 800 м установлена водоразборная колонка на отметке zк = 5 м при пьезометрическом напоре в начале трубопровода Нн = 19м. Определить: а) необходимый диаметр трубопровода D при давлении в колонке p = 0,02 МПа (0,204 кгс/см2), а расход Q = 6 л/с; б) давление в колонке p при Q =  4 л/с, а d = 150мм.

ΙV.4. По трубопроводу из чугунных труб длиной l = 800 м при отметках в начале и конце zн = 5 м и zк = 22 м и свободном напоре в конце трубопровода Нсв = 10 м подается вода. Определить необходимый напор в начале трубопровода и максимальное давление в нем при расходе Q = 35 л/с, а также изменение максимального давления при увеличении расхода на 40%, если: а) диаметр трубы d = 200мм; б) d = 250мм.

У к а з а н и е. Из формулы (ΙV.2) следует, что p = ρg (Hz), т. е. максимальное давление установится в том сечении трубопровода, где разность Hz будет максимальной.

ΙV.5. Насос подает воду (Q = 180 м3/ч) по стальному трубопроводу длиной     l = 4 км на высоту h = 40 м при коэффициенте полезного действия η = 0,7. Определить необходимую мощность насоса, а также изменение количества подаваемой воды приуменьшении мощности насоса на 10%, если диаметр трубопровода: а) 200 мм; б) 250 мм; в) 300 мм; г) 350 мм.

ΙV.6. По железобетонному горизонтальному водопроводу подается вода расходом 7 м3/с на расстояние 3 км. Определить необходимый диаметр водовода, если: а) давление в его начале pн = 0,5 МПа (5,1 кгс/см2), а в конце pк = 0,1 МПа (1,02 кгс/см2); б) pн = 0,4 МПа (4,08 кгс/см2); pк = 0,05 МПа (0,51 кгс/см2); в) pн = 0,3 МПа (3,06 кгс/см2); pк = 0,06 МПа (0,61 кгс/см2).

ΙV.7. Вода по горизонтальному трубопроводу подается от напорного резервуара к водоразборной колонке. Как изменится расход в колонке, если длину трубопровода: а) увеличить в два раза; б) увеличить на 35%; в) уменьшить на 40%?

У к а з а н и е. Приближенно можно принять, что трубы работают в области квадратичного сопротивления.

ΙV.8. Вода из напорной бака высотой  Н = 9м подается по стальному горизонтальному трубопроводу диаметром условного прохода D = 50 мм на расстояние l = 70 м (рис. ΙV.3). На трубопроводе имеется четыре плавных поворота на угол 90% и два вентиля. Определить: а) свободный напор в конце трубопровода при расходе Q =  4,5 л/с; б) расход в трубопроводе при свободном напоре в его конце Нсв = 3 м.

ΙV.9. Вода подается насосом из водоема в резервуар (рис. ΙV.4) на высоту h = 30м. Всасывающий участок трубопровода с обратным клапаном имеет длину lвс = 15 м, а нагнетательный lн = 40 м; на последнем установлена задвижка. Подобрать диаметры трубопроводов, определить напор и необходимую мощность насоса (коэффициент полезного действия η = 0,65) для подачи воды: а) при Q = 40 л/с; трубы стальные; б) при Q = 35 л/с; чугунные; в) Q = 42 л/с; асбестоцементные; г) при Q = 45 л/с; полиэтиленовые.

ΙV.10. Насос откачивает 100 л/с воды из котлована (рис. ΙV.5). Подобрать диаметры всасывающего с обратным клапаном и горизонтального нагнетательного с задвижкой трубопроводов, определить максимальную высоту всасывания hвс и необходимую мощность насоса Nнас, если его коэффициент полезного действия η = 0,72, вакуум, создаваемый насосом, hвак = 7 м: а) при длине нагнетательного трубопровода lн = 15 м; трубы стальные; б) при lн = 45 м; трубы чугунные; в) при lн = 75 м; трубы асбестоцементные; г) при lн = 125 м; трубы полиэтиленовые.

ΙV.11. Определить максимальную пропускную способность сифонного стального трубопровода (рис. ΙV.6), имеющего два поворота с углами α1 = π/6 и α2 = π/3, при отметке в водохранилище А = 11м, отметке наивысшей точки сифона B = 14м, если: а) длина сифона L = 80м, расстояние наивысшей точки сифона от его начала l1 = 40 м, диаметр трубопровода D = 300 мм; б) L = 60м; l1 = 45 м; D = 250 мм; в) L = 45м; l1 = 20 м; D = 200 мм; г) L = 35м; l1 = 20 м; D = 220 мм.

ΙV.12. Определить необходимый диаметр длинного сифонного стального трубопровода (рис. ΙV.6) для пропуска воды расходом Q = 300 л/с  при отметке уровня воды в водохранилище А = 10 м, общей длине сифона L = 1500м , если наивысшая точка с отметкой  B = 14м  расположена: а) на расстоянии l1 = 1000 м от его начала; б) по середине его длины  (l1 = 0,5L); вблизи его конца (l1L).

ΙV.13. Вода подается в водоприемник по длинному железобетонному сифонному трубопроводу длиной L = 2 км, диаметром d = 500 мм, с отметкой наивысшей точки сифона B = 15м (рис. ΙV.6). Определить в каких пределах будет изменяться максимальная пропускная способность сифона при колебании уровня воды в водохранилище в диапазоне А = 11 ÷ 13 м, если: а) наивысшая точка сифона расположена на расстоянии l1 = 0,8 км от его начала; б) l1 ≈ 1,4 км; в) l1 ≈ 2 км.

ΙV.14. Определить необходимый напор Н перед стальным дюкером диаметром 700 мм, длиной l = 500 м, проложенным под руслом реки (рис. ΙV.7) для пропуска расхода: а) 0,5 м3/с; б) 0,65 м3/с; в) 0,8 м3/с; г) 0,9 м3/с.

ΙV.15. Определить пропускную способность дюкера, используя условия предыдущей задачи, если напор Н: а) 3 м; б) 2,5; в) 2 м; г) 1,6 м.

ΙV.16. Определить необходимый напор Н перед стальным дюкером (рис. ΙV.7) диаметром условного прохода D = 1000 мм, проложенным под руслом реки, имеющим два поворота с углом α = π/6, если: а) расход Q = 1,2 м3/с; l = 35 м; б) Q = 1,1 м3/с; l = 55 м; г) Q = 1 м3/с; l = 110 м; д) Q = 0,9 м3/с; l = 120 м.

ΙV.17. Определить необходимый диаметр железобетонного дюкера (рис. ΙV.7) длиной l = 120 м, имеющим два поворота с углами α = π/8 при напоре Н = 1 м для пропуска расхода Q: а) 2,0 м3/с; б) 1,5 м3/с; в) 1,3 м3/с; г) 1,0 м3/с; д) 0,8 м3/с.

ΙV.18. Определить необходимый диаметр участка трубопровода длиной l = 200 м для пропуска транзитного расхода Qтр = 15 л/с и удельного путевого расхода q0 = 0,06 л/с/м при разности напоров в начале в конце трубопровода НнНк = 6 м, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

ΙV.19. Чугунный трубопровод длиной  l = 1 км и диаметром  d = 200 мм имеет разность давлений в начале и в конце Δp = 98 · 103 н/м2 = 1 кгс/см2. Определить: а) какой транзитный расход Qтр возможен в трубопроводе при непрерывной раздаче, если удельный путевой расход q0 = 0,01л/c/м; б) при каком удельном путевом расходе в трубопроводе не может быть транзитного расхода; в) какой может быть удельный путевой расход, если транзитный расход Qтр = 15 л/с.

ΙV.20. Определить пропускную способность трубопровода, состоящего из трех последовательных участков с длинами l1 = 1000 м, l2 = 1300 м, l3 = 1500 м, если геодезическая отметка в начале трубопровода zв = 10 м и в конце трубопровода zк = 50 м, давление соответственно: pн = 0,8 МПа (8,16 кгс/см2); pк = 0,3 МПа (3,06 кгс/см2), а диаметры условных проходов участков: а) D1 = 1000 мм; D2 = 900 мм; D3 = 800 мм (трубы стальные); б) D1 = 800 мм; D2 = 700 мм; D3 = 600 мм (трубы чугунные); в) D1 = 1200 мм; D2 = 1100 мм; D3 = 1000 мм (трубы железобетонные); г)  D1 = 900 мм; D2 = 800 мм;  D3 = 700 мм (трубы асбестоцементные).

ΙV.21. Подобрать диаметр трубопровода и определить необходимый напор в его начале для пропуска расхода Q = 15 л/с при длине трубопровода l = 500 м и пьезометрическом напоре в его конце Нк = 10 м, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

У к а з а н и е. Диаметр трубопровода принимается в зависимости от расхода и принятой предельной скорости по формуле (ΙV.9).

ΙV.22. По стальному трубопроводу диаметром 150 мм необходимо подавать 12 л/с воды на расстояние l = 800 м. Определить, как изменится пропускная способность трубопровода, если вместо запроектированных труб будет уложено: а) 400 м чугунных труб диаметром D1 = 125 мм и 400 м стальных труб D2 = 175 мм; б) 600 м чугунных труб D1 = 125 мм  и 200 м стальных труб D2 = 200 мм; в) 800 м асбестоцементных труб диаметром D = 150 мм; г) 800 м полиэтиленовых труб диаметром D1 = 150 мм.

У к а з а н и е. В первом приближении можно принять удельное сопротивление S0, соответствующее, например, скорости V = 1÷1,2 м/с, и найти затем пропускную способность трубы, с учетом которой можно уточнить среднюю скорость в трубе и, следовательно, удельное сопротивление S0.

ΙV.23. На трубопроводе, питаемом от водонапорной башни (рис. ΙV.8), участок BC имеет непрерывную раздачу по пути q0 = 0,05л/c/м, а в точках C и D – сосредоточенные расходы QC = 10 л/c и QD = 12 л/c. Длины участков трубопровода AB = 400 м; = 300 м; СD = 200 м; отметки земли A = 15 м, B = 14 м, С = 12 м и D = 10 м; свободный напор Нсв ≥ 6 м. Построить пьезометрическую линию и определить необходимую высоту водонапорной башни hб в точке A, если: а) диаметры участков DАВ = DВС = 200 мм; DСD = 125 мм; трубы асбестоцементные; б) DАВ = 225 мм; DВС = 200 мм; DСD = 175 мм; трубы стальные; в) DАВ = DВС = 200 мм; DСD = 150 мм; трубы чугунные.

У к а з а н и е. При подсчете пьезометрических напоров может оказаться, что свободный напор в промежуточных точках водопровода (В и С) получится менее заданного. В таком случае пьезометрическую отметку в данной точке нужно увеличить до требуемой, соответственно увеличив напоры и в последующих точках водопровода.

ΙV.24. Вода подается по горизонтальному водопроводу, состоящему из двух последовательных участков AB = 400 м, = 300 м, с диаметрами DАВ = 200 мм; DВС = 150 мм. Расходы воды в точках QВ = 15 л/с; QС = 12 л/с; свободный напор в конце трубопровода Нсв = 16 м. Определить необходимое давление и мощность насоса в точке A (пренебрегая высотой всасывания и потерями напора во всасывающей трубе), а также изменение давления и мощности при уменьшении расхода в точке В на 3л/с и одновременном увеличении расхода в точке С на 3л/с, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

ΙV.25. Водопровод состоит из трех последовательных участков AB = 300 м, = 200 м и СD = 400 м; отметки земли А = 15 м; В = 23 м; С = 23 м и  D = 21 м; расходы воды в точках QВ = 10 л/с; QС = 12 л/с; QD = 15 л/с; на участке СD удельный путевой расход q0 = 0,02л/c/м. Свободный напор в узловых точках водопровода должен быть не менее 12 м. Определить диаметры труб во всех участках, необходимое давление и мощность насоса в пункте А, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

ΙV.26. Определить напор в точке B и расход в точке С горизонтального чугунного трубопровода (рис. ΙV.9), состоящего из двух последовательных участков с длинами lАВ = lВС = 250 м; диаметрами DАВ = 200 мм и  DВС = 150 мм при пьезометрических напорах HА = 20 м; HС = 9 м, если: а) расход QВ = 10 л/с; б) QВ = 8 л/с.

У к а з а н и е. При решении задачи следует составить систему двух уравнений типа (ΙV.4) для участков АВ и ВС с двумя неизвестными QC и НВ.

ΙV.27. Определить напор в точке В и расход в точке С трубопровода, рассмотренного в  предыдущей задаче, если вместо сосредоточенного расхода в точке В будет удельный путевой расход: а) на участке АВ q0 = 0,04 л/c/м; б) на участке ВС q0 = 0,04 л/c/м; в) на участках  АВ и ВС q0 = 0,02 л/c/м.

IV.28. Трубопровод имеет параллельное ответвление (рис. IV.10). Длины участков трубопровода l1 = 200 м; l2 = 200 м; l3 = 150 м; l4 = 300 м; диаметры участков D1 = D4 = 300 мм; D2 = 250 мм; D3 = 200 мм; Определить давление, создаваемое  насосом для подачи по трубопроводу воды с расходом Q = 75 л/с  при  отметке  оси  насоса zнас = 5 м и  напоре в конце трубопровода Hк = 20 м, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

ΙV.29. Какой напор необходимо создать в начале горизонтальной трубы длиной l = 1300 м и диаметром d1 = 150 мм для пропуска расхода Q = 18 л/с при напоре в конце трубы HК = 10 м? Как изменится напор в начале трубы, если для пропуска того же расхода параллельно основной трубе будет уложена дополнительная диаметром d2 = 100 мм той же длины? Расчеты произвести для труб: а) стальных; б) чугунных; в) асбестоцементных; г) полиэтиленовых.

ΙV.30. В трубопроводе (рис. ΙV.11) с параллельными линиями, длина которых l1 = 400 м; l2 = 200 м; l3 = 300 м; lВС = 500 м; диаметры D1 = 250 мм; D2 = 200 мм; D3 = 200 мм; DВС = 350 мм (на участках 1 и 2 трубы стальные, а на участках 3 и ВС – асбестоцементные); пьезометрический напор в точке С НС = 10 м. Определить расходы на участках 1,2 и ВС и пьезометрический напор в точке А, если: а) расход в третьей ветви Q3 = 20 л/с; б) Q3 = 30 л/с; в) Q3 = 35 л/с.

ΙV.31. Принимая диаметры и длины участков, а также напор в точке С такими же, как в задаче ΙV.30, определить необходимый напор в точке А трубопровода (рис. ΙV.11) и расходы в параллельных ветвях  1,2 и 3, если общая подача воды из точки  А в точку С должна быть: а) 100 л/с; б) 80 л/с; в) 90 л/с.

ΙV.32. Трубопровод запроектирован в виде двух параллельных горизонтальных участков с длинами  l1 = 300 м и l2 = 200 м при разности давлений в начале и в конце трубопровода Δρ = 0,05 МПа. В каком случае и на какую величину будет больше пропускная способность трубопровода при диаметрах D1 = 200 мм и  D2 = 150 мм или D1 = 150 мм и  D2 = 200 мм, если трубы: а) стальные; б) чугунные; в) полиэтиленовые; г) асбестоцементные.

ΙV.33. Определить необходимое количество параллельных ветвей для замены одного железобетонного трубопровода диаметром 1200 мм трубами: а) D = 900 мм; б) D = 800 мм; в) D = 700 мм; г) D = 600 мм.

У к а з а н и е. При замене трубопровода должно соблюдаться условие неизменяемости расхода, начального и конечного напоров, а при определении расходных характеристик или удельных сопротивлений можно допускать, что они не зависят от скорости.

ΙV.34. Трубопровод запроектирован из двух параллельных ветвей стальных труб диаметром по 1000 мм каждая. Сколько необходимо уложить ветвей при замене заданных труб трубами: а) D = 700 мм; б) D = 600 мм; в) D = 500 мм; г) D = 400 мм?

Заказать задачу

Глава IV.2. Расчет разветвленных (тупиковых) водопроводных сетей

IV.35. Тупиковая водопроводная сеть (рис. IV.12) характеризируется   следующими   данными:   длины  участков:  l1-2 =  300  м; l2-3 = 200 м; l3-4 = 150 м; l3-5 = 250 м; l2-6 = 100 м; l6-7 = 100 м; l6-8 = 150 м; геодезические  отметки  точек:  z1 =  41 м;  z2 =  40,5 м;  z3 =  40,5 м;  z4 = 38 м; z5 = 37 м; z6 = 38 м; z7 = 36 м; z8 = 37 м; узловые расходы: Q2 = 6 л/с; Q3 = 20 л/с; Q4 = 12 л/с; Q5 = 17 л/с; Q6 = 8 л/с; Q7 = 9 л/с; Q8 = 8 л/с; удельные путевые расходы на участках: 2–3 и 6–8 q0 = 0,02 л/с/м; свободный напор Hсв ≥ 12 м. Определить диаметры участков и напоры в узловых точках, если трубы: а) чугунные; б) стальные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

IV.36. Определить диаметры участков, напоры в узловых точках водопроводной сети (рис. IV.13), а также необходимую мощность насосной станции (точка 1), если длины участков: l1-2 = 3000 м; l2-3 = 500 м; l3-4 = 400 м; l3-5 = 200 м; l5-6 = 200 м; l5-7 = 300 м; l2-8 = 1000 м; l2-9 = 300 м; геодезические отметки точек: z1 = 10 м; z2 = 30 м; z3 = 35 м; z4 = 39 м; z5 = 36 м; z6 = 37 м; z7 = 38 м; z8 = 40 м; z9 = 35 м; узловые расходы: Q2 = 10 л/с; Q3 = 8 л/с; Q4 = 18 л/с; Q5 = 9 л/с; Q6 = 12 л/с; Q7 = 15 л/с; Q8 = 20 л/с; Q9 = 16 л/с; удельные путевые расходы на участках: 2–9, 3–5, 5–6 q0 = 0,02 л/с/м; свободный напор в конечных  точках  сети  Hсв = 16  м;  коэффициент  полезного  действия  насоса η = 0,65; его высота всасывания hсв = 5 м; длина всасывающей трубы lвс = 15 м. При расчёте принять трубы: а) на участках 2–9, 3–5, 5–6 – асбестоцементные, на остальных – стальные; б) на участках 2–8, 5–7, 5–6 – полиэтиленовые, на остальных – чугунные.

IV.37. Разветвленная водопроводная сеть, показанная на рис.    IV.14, характеризуется    следующими    данными:    длины   участков: l1-2 = 1700 м; l2-3 = 200 м;  l3-4 = 400 м;  l3-5 = 300 м;  l2-6 = 500 м;  отметки  земли: z1 = 20 м; z2 = 30 м; z3 = 35 м; z4 = 37 м; z5 = 36 м;  z6 = 38 м;  узловые  расходы: Q2 = 10 л/с; Q3 = 6 л/с; Q4 = 15 л/с; Q5 = 12 л/с; Q6 = 20 л/с; удельные путевые расходы на участках: 2–3 и 3–5, q0 = 0,03 л/с/м; свободный напор в узловых и конечных точках сети Hсв ≥ 10 м; трубы на участках 1–2, 3–4 и 2–6 стальные, а на участках 2–3 и 3–5 чугунные. Определить необходимые диаметры труб и напоры в узловых точках, а также изменение свободных напоров в конечных точках рассчитанной сети при уменьшении узлового расхода в точке 2 на 5 л/с и в одновременном таком же увеличении узлового расхода в точке 3, если насос, установленный в точке 1, создает давление: а) p1 = 0,5 МПа (5,1 кгс/см2); б) p1 = 0,4 МПа (4,08 кгс/см2); в) p1 = 0,35 МПа (3,57 кгс/см2).

IV.38. Разветвленная водопроводная сеть (рис. IV.15) характеризуется такими  данными:  геодезические  отметки:  z1 =  25  м;  z2 =  24 м;  z3 =  22 м; z4 = 23 м; длины участков: l1-2 = 1000 м; l2-3 = 500 м; l2-4 = 400 м; свободный напор в точках 3 и 4 Hсв = 10 м; высота водонапорной башни в точке 1 hб = 22 м; диаметры участков D1-2 = 300 мм; D2-3 = 200 мм; D2-4 = 150 мм. Определить: расходы, поступающие в конечные точки водопроводной сети 3 и 4; изменение расходов в точках 3 и 4, а также линейный расход на участке 1 – 2, если в точке 2 узловой расход Q2 = 10 л/с (напоры в начальной и конечной точках сети не должны изменяться) при трубах: а) стальных; б) чугунных; в) асбестоцементных; г) полиэтиленовых.

ΙV.39. Водоснабжение объекта С производится из двух водонапорных башен А и В (рис. ΙV.16), при этом НА = 30 м; НВ = 18 м; длины участков lАС = 600 м и lВС = 300 м; диаметры труб на участках dАС = 150 мм и dВС = 200 мм, наименьший напор в точке С НСmin = 9 м. Определить: максимально возможный водозабор в точке С при питании из обеих башен; при каком потреблении воды QC в точке С башня В выключается из работы системы, при каком QC вода поступает в башню В из башни А и при каком QC обе башни питают точку С; какой расход будет поступать из башни А в башню В при отсутствии водозабора в точке С.

Построить график влияния величины водозабора в точке С на напор в этой точке и на величины расходов из башен А и В (или в башню В). Трубы: а) стальные; б) чугунные; в) полиэтиленовые; г) асбестоцементные.

ΙV.40. Вода подается в точку С из двух резервуаров А и В по стальным трубопроводам (рис. ΙV.16). Пьезометрические напоры в точках В и С НВ = 16 м; НС = 10 м, узловой расход в точке С QС = 30 л/с.

Определить необходимый напор в точке А, а также изменение напоров в точке С рассчитываемой сети при условии, что на участке АС параллельно основному трубопроводу будет уложен дополнительный участок диаметром DАС = 100 мм из полиэтиленовых труб, если диаметры труб: а) DАС = 125 мм; DВС = 150 мм, а их длины lАС = 400 м; lВС = 600 м; б) DАС = 150 мм; DВС = 125 мм,;lАС = 600 м; lВС = 400 м; в) DАС = 175 мм; DВС = 150 мм; lАС = 500 м; lВС = 700 м; г) DАС = 200 мм; DВС = 125 мм; lАС = 700 м; lВС = 500 м.

Заказать задачу

Глава IV.3. Расчет кольцевых водопроводных сетей

IV.41. Рассчитать двухкольцевую водопроводную сеть  (рис. IV.18), если: длины участков: l1-2 =  l4-5 =  200 м;  l2-3 =  l5-6 =  600  м; l3-6 = l2-5 = l1-4 = 400 м; удельный путевой расход на всех участках q0 = 0,01 л/с/м; сосредоточенные расходы в узлах: Q´2 = 10 л/с; Q´4 = 15 л/с; Q´6 = 20 л/с; пьезометрическая отметка в точке 6 Н6 = 22 м; трубы чугунные.

IV.42. Рассчитать водопроводную сеть, рассмотренную в предыдущей задаче (рис. IV.18), если: длины участков: l1-2 = l4-5 = 200 м; l2-3 = l5-6 = 600 м; l3-6 = l2-5 = l1-4 = 400 м; удельный путевой расход на всех участках q0 = 0,01 л/с/м; сосредоточенные расходы в узлах: Q´2 = 10 л/с; Q´4 = 15 л/с; Q´6 = 20 л/с; пьезометрическая отметка в точке 6 Н6 = 22 м. Определить: диаметры и линейные расходы на участках; свободные напоры в узловых точках сети, давление и необходимую мощность насоса в точке А, если отметки земли: z1 = 8 м; z2 = 9 м; z3 = 9,5 м; z4 = 8,5 м; z5 = 9 м и z6 = 10 м, длина lА-1 = 1000 м и zА = 6 м; при коэффициенте полезного действия насоса η = 0,7; высоте всасывания hвс = 4,5 м; длине всасывающей трубы lвс = 17 м. Расчёт произвести для труб: а) асбестоцементных; б) стальных; в) полиэтиленовых.

IV.43. Трёхкольцевая водопроводная сеть (рис. IV.19) характеризуется следующими данными: длины участков: l1-2 = l4-5 = 150 м; l2-3 = l5-6 = 250 м; l7-8 = 400 м; l1-4 = l2-5 = l3-6 = 200 м; l4-7 = l6-8 = 300 м; lА-1 = 1500 м; сосредоточенные расходы в узлах: Q´2 = 12 л/с; Q´4 = 25 л/с; Q´5 = 20 л/с; Q´8 = 40 л/с; удельный путевой расход на всех участках (кроме участка А – 1) q0 = 0,02 л/с/м; геодезические отметки: zА = 20 м; z1 = 18 м; z2 = 18 м; z3 = 17 м; z4 = 17 м; z5 = 17; z6 = 16,5 м; z7 = 16,5 м; z8 = 16 м; свободный напор Hсв ≥ 16 м. Определить диаметры участков водопроводной сети, напоры в узловых точках и в точке А, если трубы на участке А – 1 стальные, а на остальных участках: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

ΙV.44. Кольцевая водопроводная сеть (рис. ΙV.20) характеризуется следующими данными: длины участков: l1 – 2 = l2 – 3 = l1 – 3 = 400 м; lА – 1 = 1000 м; диаметр участка А1 DА – 1 = 250 мм (трубы стальные), пьезометрический напор в точке А НА = 25 м; минимальный свободный напор в сети НСВ = 10 м; местность горизонтальная (отметки земли z = 0 м); узловые расходы: Q2 = 30 л/с; Q3 = 20 л/с. Определить: диаметры труб участков 1 – 2, 2 – 3, 1 – 3 и пьезометрические отметки в узлах водопроводной сети; наиболее выгодный вариант сети при одинаковой подаче воды с двух сторон в точку 2 или в точку 3, если трубы на участках 1 – 2, 2 – 3, 1 – 3: а) стальные; б) чугунные; в) асбестоцементные; г) полиэтиленовые.

У к а з а н и е. При расчете можно использовать только трубы диаметрами 200, 150, 100 мм.

ΙV.45. Определить линейные расходы и напоры в узловых точках кольцевой водопроводной сети  (рис. ΙV.20) при длинах участков: lА – 1 = 600 м; l1 – 2 = l2 – 3 = l1 – 3 = 400 м; напоре в начальной точке сети НА = 30 м; узловых расходах: Q2 = 25 л/с; Q3 = 20 л/с, если диаметры участков: а) DА – 1 = 200 мм; D1 – 2 = 175 мм; D2 – 3 = 125 мм; D1 – 3 = 150 мм; трубы стальные; б) DА – 1 = 250 мм;  D1 – 2 = 125 мм; D2 – 3 = 125 мм; D1 – 3 = 200 мм; трубы чугунные; в) DА – 1 = 225 мм; трубы стальные; D1 – 2 = 125 мм; D2 – 3 = 80 мм; D1 – 3 = 100 мм; трубы полиэтиленовые; г) DА – 1 = 250 мм; D1 – 2 = 125 мм; D2 – 3 = 100 мм; D1 – 3 = 150 мм; трубы асбестоцементные.

Заказать задачу

Глава IV.4. Гидравлический удар в трубах

IV.46. По стальному трубопроводу длиной l = 2 км подается вода с расходом Q = 28 л/с, диаметр трубопровода d = 200 мм, а толщина  его  стенок  δ = 6 мм. Определить повышение давления в трубопроводе, если в его конце будет закрыта задвижка в течение: 1) 3 с; 2) 10 с.

ΙV.47. Определить повышение напора при гидравлическом ударе в трубопроводе длиной l = 1500 м при расходе Q = 10 л/с и времени закрытия задвижки t3 = 6 c  и  t3 =  2 с, если трубы: а) стальные D = 150 мм; δ = 5,5 мм; б) чугунные D = 150 мм; δ = 9,5 мм; в) асбестоцементные D = 150 мм; δ = 11 мм; г) полиэтиленовые D = 200 мм; δ = 13 мм.

ΙV.48. Определить необходимое время закрытия задвижки в конце чугунного водопровода длиной l = 800 м, диаметром D = 400 мм, толщиной стенок δ = 14 мм при : а) расходе Q = 450 м3/ч и дополнительном давлении ∆p ≤ 0,3 МПа (3,06 кгс/см2); б) Q = 500 м3/ч; ∆p ≤ 0,4 МПа (4,08 кгс/см2); в) Q = 600 м3/ч;  ∆p ≤ 0,25 МПа (2,55 кгс/см2).

ΙV.49. В трубопроводе диаметром D = 100 мм и длиной l = 1 км в результате закрытия задвижки за 1,8 с давление повысилось на величину ∆p = 0,5 МПа (5,1 атм). Определить скорость движения воды в трубопроводе  до закрытия задвижки, если трубы: а) стальные с толщиной стенок δ = 6 мм; б) чугунные; δ = 8,5 мм; в) асбестоцементные; δ = 11 мм; г) полиэтиленовые; δ = 10 мм.

ΙV.50. По стальному трубопроводу диаметром D = 500 мм и толщиной стенок δ = 12 мм подается нефть (объемный модуль упругости Е = 1324 МПа, плотность ρ = 918,0 кг/м3) на расстояние l = 5 км. Определить необходимое время закрытия затвора, если: а) при расходе Q = 850 м3/ч дополнительное давление в случае возникновения гидравлического удара не должно превышать ∆p = 0,18 МПа (0,184 атм); б) Q = 300 м3/ч; ∆p = 0,5 МПа (5,1 атм); в) Q = 500 м3/ч; ∆p = 0,3 МПа (3,06 атм).

У к а з а н и е. Определив из формулы (ΙV.20) необходимое время закрытия затвора t3, следует сравнить его с фазой удара Т, определенной по формуле (ΙV.17); если t3 < Т, то при любом времени закрытия затвора давление в нефтепроводе не превысит заданного.

ΙV.51. Определить максимальное давление в горизонтальном трубопроводе длиной l = 6,5 км и время достижения ударной волной начала трубопровода при мгновенном закрытии затвора в его конце, где свободный напор Нсв = 20 м, если: а) трубы стальные, диаметром  D = 1400 мм и толщиной стенок δ = 16 мм, а расход воды в трубопроводе Q = 2,2 м3/с; б) трубы чугунные; D = 900 мм; δ = 26 мм; Q = 0,95 м3/с; в) трубы асбестоцементные; D = 900 мм; δ = 55 мм; Q = 1 м3/с; г) трубы железобетонные; D = 1200 мм; δ = 100 мм; Q = 1,7 м3/с.

У к а з а н и е. Предварительно следует определить давление в начале трубопровода до возникновения гидравлического удара (см. § ΙХ.1.).

IV.52. Вода подаётся по трубопроводу длиной l = 4 км на высоту h = 25 м насосом с напором Нн = 50 м; свободный напор в конце трубопровода Нсв = 15 м. Определить необходимое время закрытия затвора при условии, что общее давление в трубопроводе при гидравлическом ударе не будет превышать p = 0,7 МПа (7,14 кгс/см2), если трубы: а) стальные диаметром D = 1200 мм при толщине стенок δ = 15 мм; б) чугунные диаметром D = 1000 мм при толщине стенок δ = 30 мм; в) асбестоцементные диаметром D = 900 мм при толщине стенок δ = 52 мм; г) железобетонные диаметром D = 1000 мм при толщине стенок δ = 80 мм.

IV.53. Вода из водонапорной башни подаётся по асбестоцементному трубопроводу длиной l = 2,5 км до потребителя при расходе Q = 30 л/с. Отметка воды в водонапорной башне Нн = 40 м, отметки земли в начале и в конце трубопровода zн = 17 м и zк = 8 м. Определить необходимый диаметр трубопровода и время закрытия задвижки в его конце при условии, что общее давление в трубе при ударе не должно превышать p = 0,8 МПа (8,16 атм) при толщине стенок трубы δ ≈ (1/12)D, если свободный напор в конце трубопровода: а) Нсв ≥ 20 м; б) Нсв ≥ 10 м; в) Нсв ≥ 26 м.

У к а з а н и е. Диаметр трубопровода определяется в соответствии с рекомендацией § IV.1.

IV.54. Расход воды в трубопроводе длиной l = 11 км – 900 м3/ч. Отметка в его начале zн = 10 м и в конце zк = 30 м; свободный напор в конечной точке Нсв = 10 м. Определить необходимое время закрытия затвора при условии, что в случае гидравлического удара в трубопроводе предельное давление не превысит значения p = 1 МПа (10,2 атм), если трубы: а) стальные диаметром D = 500 мм и толщиной стенок δ = 10 мм; б) чугунные диаметром D = 500 мм и толщиной стенок δ = 16 мм; в) асбестоцементные диаметром D = 500 мм и толщиной стенок δ = 38 мм; г) железобетонные диаметром D = 600 мм и толщиной стенок δ = 60 мм; д) полиэтиленовые диаметром D = 300 мм и толщиной стенок δ = 12 мм.

У к а з а н и е. Предварительно следует определить давление в начале трубопровода до возникновения гидравлического удара (см. § IV.1).

Заказать задачу


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>