Меню

Диаметр труб для фонтанов

Публикации

Чтобы правильно подобрать оборудование для фонтана (насос) и трубопровод нужного диаметра, необходимо произвести расчёты,с учётом многих факторов. Рассмотрим порядок проведения гидравлических рассчётов на конкретном примере.

Пример гидравлического рассчёта фонтана

Рисунок 1. Эскиз фонтана.

Исходные данные:

  1. В проекте использовано три насадки Schaumsprudler 1 1/2″, высота струй — 2 м.
  2. Длина всасывающей трубы — 7 м
  3. Длина напорной трубы — 14 м (10 м+ 3 м+1 м)
  4. Насос «сухой» установки

Порядок проведения рассчётов:

  1. Определение единичного расхода на насадку
  2. Определение суммарного расхода на насадки
  3. Определение напора на насадку
  4. Определение диаметра трубы (из расчета скорости в напорном трубопроводе не более 3 м/с, во всасывающем — 2 м/с)
  5. Определение гидравлических потерь на 1 п.м. трубопровода
  6. Определение длины трубопровода
  7. Определение приведенной длины трубопровода (с учетом местных сопротивлений)
  8. Определение потерь по длине трубопровода
  9. Определение коэффициента сопряжения (из расчета 5% на одну насадку с последующим прибавлением 1% на дополнительную насадку)
  10. Определение необходимого напора
  11. Определение насоса (по рассчитанным расходу и напору)

Расчёт гидравлических характеристик:

1. Определение единичного расхода на насадку. Расход на одну насадку определяется из гидравлических характеристик насадки

Рисунок 2. Гидравлические характеристики насадки Schaumsprudler 1 1/2″

Для выбранной насадки при высоте струи 2 м расход составляет Q = 183 л/мин.

2. Определение суммарного расхода на насадки. Суммарный расход на 3 насадки составляет — Q = 3 x 183 = 549 л/мин.

3. Определение напора на насадку. Напор на насадку определяется так же по гидравлическим характеристикам (рис. 2), в нашем случае он составляет H = 4,5 м.

4. Определение диаметра трубы. Диаметр трубы определяется по таблице потерь давления в трубопроводах:

Рисунок 3. Таблица потери давления в трубопроводах.

Для 549 л/мин по таблице получается труба диаметром D75 (2 1/2″). Наше значение в таблице не отображено, поэтому данные берём для ближайшего большего значения (563 л/мин). Скорость потока в трубе по таблице 2,6 м/с, что соответствует требованиям (не больш 3 м/с для напорного трубопровода).

5. Определение гидравлических потерь на 1 п.м. трубопровода. Гидравлические потери по таблице (рис. 3) составляют i = 0,105 м вод.ст./м.

6. Определение длины трубопровода. Длина трубопровода составляет L=7 м+14 м= 21 м (см. рис. 1 и пункты 2, 3 исходных данных)

7. Определение приведенной длины трубопровода. Приведённая длина трубопровода равна планируемой длине трубопровода (см. предыдущий пункт) плюс потери напора на задвижках, тройниках, уголках, кранах и т.п. (местные потери).

Местные гидравлические потери определяются по таблице:

Рисунок 4. Таблица местных гидравлических потерь.

По эскизу фонтана (рис. 1) и таблице потерь (рис. 4) определяем потери и рассчитываем приведённую длину.

  • поворот 90 0 (4 шт.) — 0,5 м на каждый
  • крестовина (1 шт.) — 3,0 м
  • задвижка (2 шт.) — 4,0 м на каждую
  • обратнй клапан (1 шт.) — 3,5 м

Lпр. = L + Lповорот*4 шт. + Lкрестовина * 1шт. + Lзадвижка * 2шт. + Lобратный клапан * 1шт.

Читайте также:  Фитинги для полипропиленовых труб прайс лист

Lпр. = 21 + 0,5*4 + 3*1 + 4*2 + 3,5*1 = 37,5 м

8. Определение потерь по длине трубопровода. Гидравлические потери по длине рассчитываются по формуле:

9. Определение коэффициента сопряжения. Коэффициент сопряжения равен:

10. Определение необходимого напора. Требуемый напор составляет:

11. Определение насоса (по рассчитанным расходу и напору). По нашим рассчётом получилось, что для нашего фонтана необходим насос с рабочей точкой:

Q = 549 л/мин, Hтр. = 9 м. По гидравлическим характеристикам насосов подбираем подходящую модель.

По материалам: Васильев Д. А. Основы гидравлического расчёта фонтана. Пособие.

Табица потерь давления в трубопроводах взята с сайта компании ИТК-групп.

Источник

Устройство и гидравлический расчет фонтана

Фонтаны – это искусственные устройства, служащие для образования и украшения бьющих вверх или стекающих струй воды. Весьма обширное разнообразие струй воды и способов их украшения создают бесчисленное количество вариантов фонтанов. Они могут быть одноструйными, многоструйными, с одной или несколькими чашами, фонтаны-скульптуры, фонтаны-родники и др.

Максимальная высота струй воды не должна превышать радиуса чаши фонтана во избежания попадания воды на окружающую территорию. Расход воды в фонтанах садово-парковых объектов не должен превышать 60 л/с.

Водоснабжение фонтанов может осуществляться из городского водопровода или местного источника с помощью насоса, а иногда самотеком. Сброс воды организуют в открытый лоток, ливневую канализационную сеть, а также путем оборотного водоснабжения. Для освобождения чаши фонтана от воды на зимний период его дно выполняют с уклоном не менее 0,005 к месту выпуска. Для оформления фонтанов используют цветной асфальт и бетон, керамическую плитку, чеканку и другие декоративные строительные материалы.

Мы в нашем парке проектируем одноструйный фонтан. Фонтан будет располагаться на пересечении пешеходных путей. Для привлечения людей в темное время суток, предусмотрена цветная подсветка фонтана. Центральная струя фонтана будет бить на высоту 4,0 м.

Из уравнения Д. Бернулли известно, что выражение v 2 /2g – скоростной напор h. Поэтому

v = , (3.1)

где v – скорость истечения фонтанной струи при выходе из насадка, м/с;

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 );

В результате сопротивления воздуха высота вертикального подъема фонтанной струи несколько меньше за скоростной напор (рис. 3.1).

Действительная высота фонтанной струи вычисляется по формуле:

где ζстр – коэффициент сопротивления струи, определяемый по формуле Люгера:

ζстр = , (3.3)

где h – скоростной напор, м;

k – коэффициент, определяемый по формуле:

k = , (3.4)

где dн – диаметр выходного отверстия насадка, м.

1 – фонтанная труба; 2 – насадок; h – скоростной напор (v 2 /2g), м; hфонт – действительная высота фонтанной струи, м; hw – потерянный напор, вызванный сопротивлением воздуха, м; н – длина насадка

Рисунок 3.1 – К расчету высоты подъема фонтанной струи.

Обычно в напорных системах расход равен произведению живого сечения потока на среднюю скорость, т.е. Q = ω · v. Поэтому, используя формулу (3.1), расход (Q, м 3 /с) одним насадком определяется по формуле:

Читайте также:  Чему равен гидравлический радиус круглой трубы

Q = ωнv = ωн , (3.5)

где ωн – живое сечение выходного отверстия насадка, м 2 ;

В фонтане будет установлен цилиндрический насадок с диаметром выходного отверстия dн = 2 см, а скоростной напор h = 3,0 м. При этом расход фонтана составит:

Q = = = 0,002 м 3 /с;

При проектировании необходимо определить диаметр трубопровода, питающего фонтан. Для безотказной работы фонтана должна использоваться чистая вода. В садово-парковых объектах при автономном водоснабжении в качестве емкости для хранения воды и создания напора в водопроводе используются водонапорные башни типа БР конструкции А. А. Рожновского. Они устанавливаются на повышенных элементах рельефа с целью создания наибольшего напора. В нашем парке – это возвышенность, расположенная севернее пруда с относительной отметкой 14 м. При высоте воды в башне, равной 25,0 м, относительная высота уровня воды в башне (Нуб) с учетом рельефа составит Нуб = 39 м (14 м + 25,0 м).

Для гидравлического расчета трубопровода, подающего воду от водонапорной башни к фонтану, необходимо знать его длину и общий напор Н. Поэтому при проектировании требуется выбрать месторасположение фонтана. Фонтаны устраиваются обычно на пересечении дорог. Кроме того, необходимо учесть, что вода из чаши фонтана, как предполагается, самотеком будет поступать к началу системы порогов и каскадов. Начало данной системы будет за северной оконечностью плотины.

Фонтан располагается на 12-й горизонтали, т.е. имеет относительную высоту Нф = 12,0 м. Следовательно, общий напор Н в трубопроводе будет равен:

Длина трубопровода , измеренная по плану парка между водонапорной башней и фонтаном, составила 175 м.

В длинных напорных трубопроводах при истечении в атмосферу общий напор Н расходуется на преодоление сопротивлений по длине hдл, на потери напора для преодоления местных сопротивлений hм и на создание скоростного напора h, т.е.

Принятый нами скоростной напор h = 3,0 м. Используя формулу (3.6), определяем сумму потерь напора по длине и потерь напора за счет местных сопротивлений:

В длинных трубопроводах потери напора на преодоление местных сопротивлений hм составляют 5–10% от суммы потерь напора (hдл + hм). Примем эту величину, равной 10%, что составит: hм =2,4 м.

Потери напора на преодоление сопротивлений по длине составят:

В трубопроводах потери напора по длине (hдл, м) определяются по формуле

где – длина трубопровода, м;

Q – расход, вычисленный по формуле (3.5), м 3 /с;

А – удельное сопротивление труб, приходящееся на 1 пог. м при расходе 1 м 3 /с, с 2 /м 6 .

Преобразуя формулу (3.7), определяем удельное сопротивление

А = = = 3857,14 с 2 /м 6 .

Диаметр трубопровода (d, м) определяется по формуле:

d = , (3.8)

где λ – коэффициент сопротивления по длине (λ = 0,025);

Читайте также:  Сварка труб с разными диаметрами

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 );

А – удельное сопротивление, с 2 /м 6 .

Определяем диаметр трубопровода по формуле (3.8)

d = = = 0,054 м = 54 мм.

Учитывая стандартные размеры труб, принимаем диаметр трубопровода 75 мм (ближайший, больший).

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 313 ; Нарушение авторских прав

Источник

Требования к трубопроводам.

Требования к трубопроводам.

Для фонтанных трубопроводов применяются чугунные, стальные, ПВХ (PVC-U), ПП (полипропиленовые) и ПНД водопроводные трубы.​ Перед окончательной заделкой труб все трубопроводы проверяются гидравлическим давлением. Начертание всех трубопроводов при проектировании должно быть простым, обеспечивающим легкую прочистку трубопроводов при их обслуживании. Это требование особенно важно для переливных или спускных труб. В зависимости от диаметров уклоны следует принимать согласно требований ГОСТа.

Скорость воды в трубах на магистральных линиях, подающих воду к группе насадок, не должна превышать 1 м/сек. Скорость воды в трубе, подающей воду к самой насадке — не более 0,5-0,6 м/сек. Это условие так же важно для кольцевых или прямых участков трубопроводов с большим количеством насадок в трубах, так как только при малых скоростях будет обеспечено получение струй одинаковой высоты.

Нельзя допускать соединения труб под острым углом. Ответвления труб должны быть отлогими, в худшем случае — под 90 градусов. Перемена диаметров труб должна происходить плавно. Эти требования особенно важны на концевых участках труб перед насадками и перед всасывающими патрубками насосов.

Для устранения или значительного ограничения вихревого движения жидкости в трубах , устанавливается выпрямитель потока. Применение выпрямителя потока содействует так же исключению крупных деформаций профиля скорости и, тем самым, грубых ошибок в измеряемом расходе. Выпрямитель потока компании «MATTECH, s.r.o.» (Чешская республика) выполнен в виде связки из 19 трубок. Дисковый выпрямитель потока компании «MATTECH, s.r.o.» состоит из 32 просверленных отверстий, симметрично расположенных в формате круга. (Внимание! Диаметры отверстий этого выпрямителя являются функциями внутреннего диаметра трубы в которую он устанавливается!). Толщина перфорированного диска находится в интервале 0,12D – 0,15D. И если для дискового выпрямителя потока типа «Zanker» коэффициент потери давления составляет приблизительно K = 3, то для выпрямителя потока в виде связки из 19 трубок коэффициент потери давления приблизительно составляет K = 0,75.

Выпрямитель потока в виде связки из 19 трубок и дисковый выпрямитель потока типа «Zanker» чаще всего устанавливаются в фланцевом соединении трубопроводов.

Влияние фитингов и арматуры на свойства потока воды.

Запорно-регулирующая арматура и фитинги, устанавливаемые на трубопроводах изменяют направление, конфигурацию и скорость потока, создавая местные сопротивления, которые необходимо учитывать при проектировании трубопроводов.

Регулировка напора на струях производится задвижками и диафрагмами, устанавливаемыми перед насадками или их группами. Регулировочные вентили практичнее размещать не в чаше фонтана, а в насосной или в специальной камере перед фонтаном.

Источник

Adblock
detector