Влияние различных факторов на требования по монтажу.

Влияние различных факторов на требования по монтажу трубопровода системы полива .

Перед закладкой трубы подвергаются визуальному осмотру с целью обнаружения трещин, порезов, рисок и других механических повреждений с глубиной более 5% толщины стенки. При обнаружении дефектов трубы отбраковываются. Трубы свариваются в плети, которые опускаются в траншею на мягких захватах без резких перегибов. При температуре воздуха менее 0о С монтаж следует проводить непосредственно в траншее. Соединение труб в траншее производится методом наращивания. Для уменьшения напряжений в трубопроводе, вызываемых температурными изменениями (при укладке при температуре более +10о С) следует предусматривать:

- укладку трубопровода «змейкой»;

- заполнение трубопровода холодной водой перед засыпкой;

- засыпку трубопровода в наиболее холодное время суток.

Монтаж узлов в колодцах должен производиться одновременно с прокладкой трубопровода.

Изменение пропускной способности трубопроводов в процессе эксплуатации.

Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается иногда до 50 % от расчетной. Вследствие коррозии и образования отложений на стенках труб шероховатость их увеличивается, что можно оценить по формуле:

Dt = Do + dt, (5.1)

где: Do -абсолютная шероховатость в начале эксплуатации для новых труб, мм; Dt -через «t» лет эксплуатации, мм; d -ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год, зависящий от физико-химических свойств подаваемой по ним воды.

Зависимость снижения пропускной способности трубопроводов от срока их службы выражается формулой:

Qt = Qp ( 1 - 0,01 n tm), (5.2)

где: Qp -расчетная пропускная способность трубопровода; t - продолжительность эксплуатации в годах; n, m - параметры, зависящие от физико-химических свойств транспортируемой воды.

Природные воды разбиваются на пять групп, каждая из которых определяет характер и интенсивность снижения пропускной способности трубопровода:

Группа 1 -слабоминерализованные некоррозийные воды с показателем стабильности от -0,2 до +0,2; вода с незначительным содержанием органических веществ и растворенного железа; d = 0,005-0,055 (в среднем 0,025); n = 4,4 -2,3; m = 0,5.

Группа П - слабоминерализованные коррозионные воды с показателем стабильности до -1,0; воды, содержащие органические вещества и растворимое железо в количестве, меньшем 3 г/м3 ; d = 0,055 - 0,18 (0,07); n = 6,4- 2,3; m = 0,5.

Группа Ш - весьма коррозионные воды с показателем стабильности от -1,0 до 2,5, нос малым содержанием хлоридов и сульфатов (меньше 100-150 г/м3); воды с содержанием железа больше 3 г/м3 ; d = 0,18 -0,40 (0,20); n = 11,6-6,4; m =0,4-0,5.

Группа 1У.- коррозионные воды с отрицательным показателем стабильности, но с большим содержанием сульфатов и хлоридов (больше 500-700 г/м3); необработанные воды с большим содержанием органических веществ; d =0,4-0,6 (0,51); n =18-11,6; m =0,35-0,40.

Группа У - воды, характеризующиеся значительной карбонатной и малой постоянной плотностью с показателем стабильности более 0,8; сильноминерализованные и коррозийные воды с плотным остатком более 2000 г/м3 ; d =0,6-3,0; n = 32-18; m = 0,25-0,35.

Здесь первые значения n и m относятся к трубопроводам диаметром 150-300 мм, а вторые к диаметру 400-600 мм. В период подготовки водопроводной и оросительной сети к сезону проводят расконсервацию оборудования, осмотр технического состояния сети, сооружений и технологического оборудования, проверяют готовность технических средств к поливному сезону. В процессе эксплуатации необходимо постоянно наблюдать за работой регулирующих сооружений и арматуры, равномерностью расходов водовыпусков. Фильтры головных сооружений промываются по мере их загрязнения, путем промывки фильтрующего элемента свободной струей воды. При подготовке сети к зимнему периоду производится промывка распределительных и поливных трубопроводов и освобождение их от воды через концевые сбросы, а также удаление воды из колодцев. Производится консервация всей запорно-регулирующей арматуры.
Входные данные для расчета и проектирования трубопроводов; специфика расчета трубопроводов систем полива; допуски и ограничения при проектировании трубопроводов категории летнего водопровода

Движение воды в трубопроводе подчинено закону сохранения энергии для потока реальной жидкости и выражается уравнением Бернулли:

Е1 = Е2 + hw , ( 1.1 )

где Е1 и Е2 - удельная энергия потока в начальном и конечном сечениях, т.е. механическая энергия потока, отнесенная к его весовому расходу; hw - энергия, потерянная по пути движения потока от сечения 1-1 до сечения 2-2.

Если движение жидкости равномерное или близкое к равномерному ( медленно изменяющееся), а живое сечение можно принять плоским, перпендикулярным осевой линии, и пренебречь составляющими скорости в этой плоскости сечения, то давление в живом сечении распределяется во всех точках живого сечения равномерно.

В данном случае формула (1.1) примет вид, широко применяемый в расчетах:

z1 + p1 / g + a1v21 /(2g) = z2 + p2 / g + a2v22/(2g) + hw ; ( 1.2 )

здесь z - высота любой точки в живом сечении потока относительно плоскости сравнения ( рис.1); p / g - приведенная или пьезометрическая высота гидродинамического давления ( абсолютного или манометрического) в этой же точке, для которой взят отсчет z ) av2 /(2g) - скоростной напор; a- коэффициент Кориолиса; индексы 1 относятся к параметрам потока в сечении 1-1, а индексы 2 - в сечении 2-2.

Величина коэффициента a зависит от распределения скорости по сечению.

Обычно принимают a1 = a2= a.

Потери напора hwделят на два вида:

- потери обусловленные силами трения между жидкостью и стенками трубопровода, называемые потерями напора по длине hд;

-потери, вызываемые местными сопротивлениями ( задвижки, тройники и др.) называются местными потерями напора hм..

Потери напора hдопределяют по формуле Дарси

hд = l l v2 / (dr ?2g), (1.3 )

где l - длина участка трубы, на котором определяются потери hд ; dr - гидравлический диаметр трубы l - коэффициент гидравлического трения, определяемый теоретическим или опытным путем:

Местные потери напора выражаются по формуле Вейсбаха

hм = zм v2/ ( 2g ) = s Q2, (1.4 )

где zм - коэффициент местного сопротивления, зависящий от скорости в данном сечении потока; s - модуль местного сопротивления.

Потери напора hw слагаются из потерь напора по длине и всех местных потерь напора:

hw =a hд + ahм, ( 1.5 )

Если величина ahм мала по сравнению с величиной ahди составляет

ahм < ( 0,1...0.05) ahд, ( 1.6 )

то такие трубы рассчитываю как гидравлически «длинные» и принимают

hw=1,05 ahд, ( 1.7 )

Для водопроводных труб диаметром до 200-500 мм «длинный» трубопровод получается, когда его протяженность более 200 м. В «коротких» трубопроводах, помимо потерь напора по длине hд, учитывают также местные потери напора ahм.

Линия, соединяющая вершины вертикальных отрезков, построенных в ряде живых сечений потока и равных гидродинамическому напору

Нд = z + p / g + a v2/ ( 2g ), ( 1.8 )

называется напорной ( или энергетической) линией ( на рис. 1 линия Е-Е).

Геометрическое место вершин вертикальных отрезков, построенных в ряде живых сечений потока и равных пьезометрическому напору, определяемому по формуле

Нр = z + p / g ( 1.9 )

представляет собой пьезометрическую линию ( на рис. 1 линия Р-Р).

Напорная линия всегда падает, а пьезометрическая может опускаться и подниматься ( по направлению потока). Подъем линии должен быть в местах увеличения площадей поперечных сечений потока, где скорость уменьшается, а давление увеличивается.

Рис. 1.1. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли
Выбор диаметров труб, работающих под напором, с учетом экономического фактора

Выбор диаметров труб внешних водопроводных сетей напорных труб проводится с учетом требований экономичности водоводов, сети и всего комплекса сооружений, непосредственно связанных с сетью, и в первую очередь - насосных станций.

Обычно за обобщенный критерий экономичности системы принимается приведенная величина ежегодных затрат ( капитальные и эксплуатационные затраты, приведенные к одному году работы системы). Наивыгоднейшие диаметры труб кольцевой сети могут быть найдены путем полного технико-экономического расчета. Однако такой расчет достаточно трудоемок. Поэтому в практике проектирования широко используются приближенные способы технико-экономического расчета кольцевых сетей.

Общее выражение оптимального диаметра (d мм) трубопроводов с машинной водоподачей

dопт = Э 1/(a+m) q l/ (a+m) Хn /(a+m) ( 1.10 )

где Э - экономический фактор;

Э = m b / (a b) ( 1.11 )

здесь a, n, m - показатели степени, зависящие от материала труб и условий укладки трубопроводов: b - коэффициент;

b = 240 tv g s k / h( 1/ Т + А), ( 1.12 )

где tv - поливной период, сут; g - коэффициент неравномерности расходования электроэнергии, зависящий от коэффициента неравномерности потребления и подачи; принимают в среднем 0,7; s - стоимость электроэнергии, р. за 1 кВт.ч; k - коэффициент отложившихся наносов; h - КПД насосных станций, в среднем равен 0,7; Т - срок окупаемости, лет; А - сумма амортизационных отчислений, % от строительной стоимости данного трубопровода; b - коэффициент в формуле

С =bo + b d a ; ( 1.13 )

где bo - параметр, зависящий от материала трубопровода, определяющий стоимость строительства единицы длины трубопровода диаметром d; q - расход воды в трубопроводе; l- коэффициент гидравлического сопротивления; C - весовой фиктивный расход воды, учитывающий влияние рассматриваемого трубопровода на работу системы в целом.

Гидравлический уклон трубопровода диаметром d при транспортировании по нему расхода q

i = k qn / dm ( 1.14 )

Значения коэффициентов и показателей степени в формулах можно принимать по таблице 1.1.

Таблица 1.1. Значения коэффициентов и показателей степеней в зависимости от материала труб
Трубы n k m a b А
Стальные 1,9 0,00179 5,1 1,4 53 4,6
Чугунные 1,9 0,00179 5,1 1,6 107 3,3
Асбестоцементные 1,85 0,00118 4,89 1,95 78 7,3
Пластмассовые 1,774 0,001052 4,774 1,95 150 4,6
Железобетонные 1,85 0,001688 4,89 4,3 100 3,3
Для защиты от коррозии внутренней поверхности стальных труб независимо от коррозионной активности транспортируемой воды предусматривают изоляционные покрытия - цементно-песчаные, цементно-полимерные, лакокрасочные, цинковые и другие, разрешенные для применения в хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Гидравлический расчет трубопроводов для систем микроорошения

Диаметр поливных трубопроводов определяют гидравлическим расчетом в зависимости от уклона и удельной раздачи.
Оптимальную длину гладких тупиковых трубопроводов из полиэтилена внутренним диаметром 20...32 мм с микроводовыпусками при удельном расходе 0,05...0,2 л/с на 100 м можно определить по графику ( рис. 3.1.). Для пользования графиком вычисляют допустимый пьезометрический уклон по формуле:

1000 iдоп. = ( hmax- hmin+ Dhгеод) / L , м/км (3.1)

где 1000 iдоп - потери по длине трубопровода, м/км; Dhгеод - разность геодезических отметок начала и конца трубопровода, м; hmax, hmin - максимальный и минимальный допустимые напоры, м; L - длина трубопровода, км.

Максимальный напор соответствует предельному давлению, на которое рассчитаны капельницы, минимальный - давлению в голове трубопровода в данный момент. Оптимальная длина увлажнителей принимается 100...150 м по технико-хозяйственным соображениям. Площадь, подвешенная к распределительному трубопроводу, делится на несколько участков одновременного полива, в расчете на самый напряженный период режима орошения.

Распределительный трубопровод рассчитывают по той же методике, что и поливной трубопровод с водовыпусками. Распределительные трубопроводы проектируют телескопическими с уменьшением величины диаметра по длине. Для расчета используются графики ( рис. 3.2.), позволяющие по допустимому пьезометрическому уклону ( 1000i) и соотношению «а/q» определить диаметр труб и протяженность каждого участка при известной общей длине.

При большом числе мест изменения диаметра учитывают потери напора на внезапное сужение

1000 iрасч =1000 iдоп+ahв.с. / l , ( 3.2 )

где ahв.с -потери напора на внезапное сужение, м; l -длина расчетного участка трубопровода, м.

В зависимости от значения 1000 iрасч уточняют длину расчетных участков.

Далее приведен пример расчета поливных и распределительных трубопроводов.

Различные материалы трубопроводов, недостатки и преимущества каждого типа; преимущества труб ПНД для использования в сетях летнего водопровода и полива

Практика показала, что наиболее оптимальным материалом для трубопроводов оросительных систем и водопроводов являются трубы из полиэтилена.
Полиэтилен - твердый материал белого цвета, сырьем для которого является этилен. Последний выделяется из газовых смесей, образующихся при переработке нефтепродуктов или природных газов. Полиэтилен получается в результате полимеризации этилена двумя методами:

при низком давлении (0,2...0,6 МПа) и температуре до 80оС. Полиэтилен, полученный таким способом, называется полиэтиленом низкого давления или высокой плотности (ПНД или ПВП);
при высоком давлении ( до 150 МПа) и температуре до 180оС с использованием кислорода в качестве катализатора. Полиэтилен, полученный этим способом, называется полиэтиленом высокого давления или низкой плотности (ПВД или ПНП0.
Таблица. 2.1. Основные физико-механические свойства неметаллических материалов для трубопроводов
Материал Плотность, г/см3 Пределы прочности, МПа, при коэффициент линейного расширения
растяжении сжатии изгибе a ,оС-1
Полиэтилен высокого давления (ПВД) 0,92...0,93 11...15 12,5 12...17 2,2? 10-4
Полиэтилен низкого давления (ПНД) 0,94...0,96 22...40 24 20...38 2,2? 10-4
Асбестоцемент 1,6...1,8 12...24 30...50 23...34 2 ?10-5

Свойства полиэтилена зависят от его плотности. Полиэтилен высокого давления отличается от полиэтилена низкого давления меньшей механической прочностью. Полиэтилен легко поддается механической обработке, хорошо сваривается, отливается под давлением, однако склеивается он плохо ( из-за химической инертности полиэтилена). Максимальная прочность клеевых соединений ( после специальной обработки склеиваемых поверхностей) в 3 раза ниже собственной прочности полиэтилена. Он очень эластичен, морозостоек и в то же время достаточно прочен.

Недостатки полиэтилена: горючесть, резкое снижение прочности при повышении температуры ( при температуре 100оС полиэтилен размягчается, а при 100...130оС - плавится), высокий коэффициент линейного расширения, значительная ползучесть, способность к фотоокислению, т.е. к окислению под действием солнечной радиации и, следовательно, к снижению прочности. Для уменьшения влияния света в полиэтилен в качестве присадки добавляют сажу, что является достаточно эффективным средством. Этим объясняется черный или темно-серый цвет труб и деталей трубопроводов.

Кроме полиэтиленовых перспективными являются трубы из асбестоцемента.

Асбестоцемент - затвердевшая светло-серая смесь асбеста с цементом, изделия из которой формуются в сыром виде на специальных машинах. Тонкораспушенные волокна асбеста, обладая развитой поверхностью, удерживают на себе мельчайшие зерна тонкоразмолотого цемента. Это обеспечивает достаточную для технологических целей первоначальную связность и прочность свежесформованного сырого асбестоцемента, а затем при затвердевании придает высокую механическую прочность асбестоцементным изделиям.

Асбестоцементные трубы водонепроницаемы и морозостойки. Основной их недостаток - хрупкость и небольшая сопротивляемость внешним ударам. Согласно ГОСТ 539-59, асбестоцементные трубы изготавливают 4-х типов (марок): ВТ3, ВТ6, ВТ9, ВТ12. Рассчитаны они на рабочее давление соответственно 3,6,9 и 12 атм. Асбестоцементные трубы изготовляют тех же наружных диаметров, что и чугунные водопроводные, так как при монтаже асбестоцементных трубопроводов используют чугунные фасонные части и арматуру. Используются они на прямых участках трассы.

Согласно ГОСТ, асбестоцементные трубы должны быть прямыми, круглой цилиндрической формы и без трещин. Трубы имеют гладкие обточенные концы, на наружной поверхности их нельзя допускать царапин. Асбестоцементные трубы соединяют специальными муфтами. Наиболее распространены цилиндрические асбестоцементные муфты с двумя резиновыми кольцами. На внутренней поверхности таких муфт по краям имеется два выступа - бурта, которые удерживаюит резиновые кольца.

Два плотно зажатых резиновых кольца в муфте придают стыковым соединениям некоторую подвижность (эластичность), что предохраняет трубопровод от поломок при сдвигах, осадке и вибрации грунта.

Важнейшими параметрами, характеризующими трубы и детали трубопроводов ( отводы, тройники, переходы, фланцы), а также арматуру, являются условный проход и давление (условное, рабочее и пробное).

Условным проходом называется номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода. Он обозначается буквами Dу и числовым значением усдовного прохода изделия, мм ( например, Dу100). Условный проход - это расчетный внутренний диаметр, округленный до ближайшего значения. В связи с тем, что трубы изготовляют с постоянным наружным диаметром (Dн), а толщина стенки для одного и того же диаметра в зависимости от типа трубы ( обусловленного давлением, на которое она рассчитана) имеет разную величину, фактический внутренний диаметр, отличается от условного. Например, у трубы наружным диаметром 160 мм при толщине стенки 3,9 мм внутренний диаметр равен 152,2 мм, а при толщине стенки 9,1 мм - 141,8 мм. И в этом и в другом случае условный проход трубы принимается равным 150 мм.

Условным давлением Ру называется наибольшее избыточное давление при температуре среды 20оС, при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих температуре 20оС.

Рабочим давлением Рр называется наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода.

Пробным давлением Рпр называется избыточное давление, при котором должно проводится гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре 5...70оС.

Основными материалами для трубопроводов летнего водопровода и полива служат трубы из стали, асбестоцемента и полиэтилена.

Преимуществом стальных труб может служить их прочность, относительная простота монтажа и подсоединения к арматуре. К их недостаткам можно отнести значительный вес, относительно низкую коррозионную устойчивость и относительную дороговизну.

Среди неметаллических труб для изготовления технологических трубопроводов наиболее распространены полиэтиленовые трубы. Они легкие, имеют высокую коррозионную стойкость. Благодаря высокой эластичности эти трубы можно изготовлять большой длины, наматывать на барабан и в таком виде транспортировать. Эластичность и морозостойкость полиэтиленовых труб позволяют восстановить их первоначальную форму после снятия нагрузок, вызванных, например, замерзанием воды в полиэтиленовых трубах ( после оттаивания льда деформированная труба снова принимает прежнюю форму и размеры).

Преимуществом трубопроводов из полиэтилена может служить их высокая коррозионная стойкость, эти трубопроводы намного легче стальных: масса 1 м трубы Ду =100 из стали - 10,3 кг, из полиэтилена - 2,69 кг. Преимуществом неметаллических трубопроводов перед стальными является их большая пропускная способность, так как внутренняя поверхность большинства неметаллических труб имеет меньшую шероховатость по сравнению со стальными. Благодаря этому потери напора на трение в неметаллических трубопроводах меньше. Так, при прочих равных условиях пропускная способность пластмассового трубопровода Dу=100 такая же, как стального Dу=125. Неметаллические трубы, особенно пластмассовые, легко поддаются поддаются механической обработке, легко свариваются, склеиваются; трудозатраты на изготовление и монтаж таких трубопроводов значительно ниже, чем для стальных. Так, трудоемкость наиболее массовых операций - резки и сварки пластмассовых труб в 2...3 раза ниже, чем стальных. Трудозатраты на изготовление и монтаж полиэтиленовых или полипропиленовых трубопроводов в 3...4 раза ниже, чем на изготовление и монтаж трубопроводов из нержавеющей стали, а издержки строительно-монтажных организаций в 5...6 раз меньше.

Основной недостаток неметаллических трубопроводов - невысокая механическая прочность. Поэтому при изготовлении и монтаже трубопроводов, а также при транспортировке труб и деталей из этих материалов требуется соблюдать особую осторожность: не подвергать труб, детали, узлы толчкам и ударам. Для монтажа трубопроводов из неметаллических материалов требуется повышенный по сравнению со стальными расход опор и материалов на изготовление сплошных оснований, так как несущая способность этих трубопроводов невелика.

Выпускают четыре типа труб, рассчитанных на следующие давления

( максимальное Рр для транспортировки воды при 20оС).

Типы полиэтиленовых труб

легкие ( Л) .......................0,25

среднелегкие (СЛ)...........0,4

средние (С).......................0,6

тяжелые (Т).......................1,0

Полиэтиленовые трубы по ГОСТ 18599-83 поставляются прямыми отрезками длиной 6,8,10 и 12 м. Трубы из полиэтилена низкого давления диаметром до 40 мм и полиэтилена высокого давления диаметром до 63 мм могут поставляться в бухтах.
Расчетные скорости и определение диаметров трубопровод
Для определения диаметров трубопроводов необходимо знать расходы Q и средние скорости движения воды v.
Расходы трубопроводов принимают согласно водохозяйственным расчетам.

Одно и тоже количество воды можно пропустить по трубам разных диаметров, но с различными скоростями. При малом диаметре трубопровод меньше весит, проще монтируется и, следовательно, более экономичен. Однако скорость движения воды в нем достаточно велика, поэтому потери напора, затрачиваемые на пропуск расхода, также относительно велики. Потребуется создать большой напор за счет мощной насосной установки. Это увеличит стоимость системы и повысит эксплуатационные затраты.

Трубопровод большого диаметра соответственно и больше весит, монтаж его усложняется и удорожается, а стоимость труб возрастает. Однако эксплуатация такого трубопровода при механической подаче воды дешевле вследствие меньших скоростей и меньших потерь напора.

В самотечно-напорных системах, если в оросительной воде нет наносов, диаметры трубопроводов рассчитывают на наибольшие скорости, которые можно получить за счет естественного уклона местности. Верхние пределы скоростей назначают из условия предохранения трубопроводов от гидравлических ударов, возникающих при пользовании запорной и водоразборной арматурой. Считают, что максимальная скорость движения воды в трубопроводах не должна превышать 3,0-3,5 м/с.

Если в оросительной воде, поступающей в трубопроводы закрытой сети, имеются взвешенные наносы, то скорости движения воды должны удовлетворять условию незаиляемости трубопроводов. Взвешенные наносы не выпадают, если средние скорости движения воды в трубопроводах больше незаиляющих.

В самотечно-напорной закрытой сети диаметры трубопроводов подбирают с таким расчетом, чтобы суммарные потери напора в трубопроводах были не больше напора, создаваемого естественным уклоном местности.

Расчет трубопроводов производится по формуле:

q = v v =pD2 v / 4, D = O1. 27 Q / v (3.3)

По этой формуле предварительно подсчитывают диаметр трубопровода, затем по ГОСТ подбирают ближайший диаметр трубы. Если выбранный диаметр значительно отличается от расчетного, то определяют новые соответствующие ему скорости.

Специфика расчета трубопроводов систем полива
При гидравлическом расчете закрытой оросительной сети в первую очередь устанавливают расход воды нетто в последнем звене сети - орошаемом трубопроводе. Он зависит от размера орошаемого участка, поливной нормы и продолжительности полива или максимальной ординаты гидромодуля.
Qnt = m Ant / (86,4t) ( 1.15 )

где Qnt - расход воды в оросительной системе, м3/ с; m- поливная норма, м3/га; Ant - площадь севооборотного участка нетто, га; 86,4 - переводной коэффициент, учитывающий число секунд в сутках ( 86400); t - время полива, сут.

Расчет проводят на основании укомплектованного графика гидромодуля.

Qbr = Qnt / hc ( 1.16 )

где hc - КПД оросительной системы при максимальном расходе воды.

Предварительно диаметр трубопровода находят по расходу воды брутто.

d = 1130 OQ / v ( 1.17 )

где Q - расход, м3/с; v - скорость течения воды в трубопроводе, м/с.

В соответствии с сортаментом труб подбирают ближайший диаметр. Сначала устанавливают расход воды в орошаемых, затем распределительных и магистральных трубопроводах. Расход воды в трубопроводах должен быть кратным расходу поливной техники, принятой в проекте.

Расход воды нетто поливного трубопровода определяют по приведенным формулам. Если он меньше расхода одной дождевальной или поливной машины

( установки), то за расчетный принимают расход машины ( установки).

Число одновременно работающих машин или установок

n1 = Qntр / Qм, ( 1.18 )

где Qntр - расход воды нетто орошаемого трубопровода, л/с; Qм- расход дождевальной машины или установки, л/с.

Результат округляют в большую сторону до целого числа и уточняют расход воды нетто поливного трубопровода

Qntр = Qм n, ( 1.19 )

Диаметр трубопровода принимают переменным для снижения его стоимости.

При кольцевании поливных трубопроводов устанавливают расходы воды, поступающие в одну и другую ветвь кольца. Как правило закольцованную сеть принимают одного диаметра.

Расчетные расходы, проходящие по закольцованной паре оросительных трубопроводов, определяют для наиболее удаленной точки кольца. В этом случае обычно длины ветвей кольца близки и их можно принимать равными. Отсюда расход воды, поступающей в каждую ветвь закольцованного оросительного трубопровода, равен половине расхода воды в тупиковом трубопроводе.

Расход воды в распределительном трубопроводе равен сумме расходов оросительных трубопроводов, получающих из него воду в соответствии с планом водопользования и КПД. Диаметр распределительного трубопровода принимают переменным на основании расчета. Аналогично рассчитывают и магистральный трубопровод.

При расчете оросительной сети необходимо установить расчетный напор в любой точке, с тем чтобы выбрать материал труб в соответствии с расчетным давлением.

Напор в голове оросительной системы

H = Hhг + Ho + aHL + aHм ( 1.20 )

где Hhг - геодезическая высота подъема воды от водоисточника для самого удаленного или наиболее высоко расположенного гидранта оросительной сети, м; Ho - свободный напор на гидранте, определяемый в соответствии с паспортом принятой в проекте дождевальной или поливной машины, м; aHL - суммарные потери напора по длине трубопровода, м; aHм - суммарные местные потери напора, м.

В соответствии с этой формулой вычисляют расчетные напоры в голове всех распределительных и оросительных трубопроводов для выбора материала труб всех звеньев сети.

Самонапорные системы проектируют на участках, уклон поверхности которых превышает 0,002...0,003, что необходимо для движения воды по трубопроводам, за счет напора создаваемого превышением естественного падения местности над потерями напора по длине трубопровода, то есть при условии

i L > a h ( 1.21 )

Минимальный уклон, при котором можно проектировать самонапорные системы, зависит от расхода воды, напора в рабочий период и условий работы трубопровода. При проектировании самонапорной сети необходимо предусмотреть свободный напор на гидранте, обеспечивающий нормальную работу поливной техники.

Но = Нst - aН, ( 1.22 )

где Нst - статический напор на гидранте, м; aН - сумма всех гидравлических потерь до данного гидранта- водовыпуска, м.

Закрытую самонапорную сеть выполняют по двум основным схемам: с односторонним и двусторонним расположением оросительных трубопроводов относительно распределительного. В первой схеме оросительные трубопроводы обычно располагают по наибольшему уклону, во второй - в направлении горизонталей

Самонапорную сеть с ограничителями напора применяют в тех случаях, когда статический напор превышает допустимый для данного материала труб на местности с уклоном более 0,008. Ограничители устанавливают в тех точках подземного трубопровода, где статический напор равен допустимому рабочему давлению. Линия статического напора получается ступенчатой.

Допуски и ограничения при проектировании трубопроводов категории летнего водопровода

Особенностью летнего водопровода является необходимость его опорожнение на зимний период. Поэтому необходимо предусмотреть его укладку с ярко выраженным положительным или отрицательным уклоном. В нижней точке предусматривается водовыпускная задвижка для полного опорожнения сети в специальный колодец или в понижение рельефа. Проектирование летнего водопровода ведется обычным расчетом.
Учет потерь в сетях трубопроводов: шероховатость, перепад высот, повороты, разделение потока, сужения диаметра, длина трубопровода и т.п

Местные сопротивления.
При пропуске воды через задвижки, повороты, сужения, расширения, при делении потока в тройниках происходят дополнительные потери напора. Эти потери принято называть местными. Они существенно сказываются на общей величине потерь напора при большом числе местных сопротивлений и относительно малой длине трубопроводов.

При большой протяженности трубопровода и малом насыщении его арматурой местные потери незначительны. Местные потери напора hм в трубопроводах оросительных систем определяют по формуле:

hм = zм v2 / ( 2g ), (4.1)

где zм - коэффициент местных сопротивлений; v - средняя скорость в сечении, расположенном за данным сопротивлением; g - ускорение силы тяжести.

Потери напора по длине на участке местного сопротивления очень малы, и поэтому их отдельно не определяют, относя их к местным.

Значения коэффициента местных сопротивлений z, встречающихся в трубопроводах закрытой оросительной сети, следующие:

Вход в трубу. При острых кромках z = 0,50 ( рис 4.1., а); при закругленных кромках и плавном входе z = 0,20 ( рис. 4.1. б); при очень плавном входе z =0,05

Рис. 4.1. Различные виды входа воды в трубу.

При входе в трубу, согласно рис 4.1. в, коэффициент сопротивления z зависит от отношения d / D и отношения b / D ( табл.4.1.).

Таблица. 4.1. Значения коэффициента z при входе ( к рис. 4.1..в)
d / D b / D 0 0,002 0,010 0,05 0,5
0 0,5 0,57 0,63 0,80 1,00
0,008 0,5 0,53 0,58 0,74 0,88
0,016 0,5 0,51 0,53 0,58 0,77
0,024 0,5 0,50 0,51 0,53 0,68
0,030 0,5 0,50 0,51 0,52 0,61
0,050 0,5 0,50 0,50 0,50 0,53

Если вход в трубу выполнен по схеме рис. 4.1, г, то можно принимать z = 0,15.

Выход из трубы в резервуар больших размеров ( рис. 4.2.). Принимая v2 = 0, потери напора можно определить по формуле Борда:

hмест = (v1 -v2)2 / 2g » v2 / 2g ( 4.2)

Состав узла водозабора и необходимые работы
При проектировании (или реконструкции) оросительной системы всегда решаются задачи по формированию узла водозабора и источника энергии. Для каждого случая принимаются различные технические решения, но основной состав оборудования можно представить в виде таблицы:

По каждой позиции существует потребность учета дополнительных факторов, которые могут неблагоприятно влиять на растения при поливе, а так же на само оросительное оборудование.

При открытом водозаборе поливочная вода как правило содержит много механических включений, а иногда и болезнетворных микроорганизмов.

Поэтому, при использовании поливочной воды из открытых водоемов для капельного полива или мелкодисперсного орошения требуется механическая очистка (фильтрация) воды, что порой может требовать создания насосных станций второго подъема, а при проведении дождевания необходим или постоянный бактериологический контроль, или установка по обеззараживанию воды.

Присутствие в узле водозабора дизельных энергетических установок требует налаженного контроля объема топлива и наличие квалифицированной ремонтно-обслуживающей бригады.

Глубинные (скважинные) воды, практически не содержат механических включений, препятствующих прямому использованию воды в оросительной системе. Однако, низкая температура подземных вод окажет угнетающее влияние на растения, например, при дождевании. Поэтому, без дополнительного подогрева целесообразно использовать воду из скважин при капельном поливе или для устойчивых к низким температурам культур. Эту же проблему можно решать путем ночного полива (при более низкой температуре воздуха) с помощью самодвижущейся дождевальной машины.

Тематическая подборка