Cơ sở lý thuyết

Tính toán mạng lưới vòng rất phức tạp, vì:

  • Rất khó xác định phương chuyển động của nước tới một điểm nào đó của mạng một cách chính xác. Ví dụ: Từ 1 ⇒ 4 nước có thể chuyển động theo hai hay nhiều tuyến khác nhau: 1-2-3-4 hoặc 1-9-5-4 hoặc 1-8-7-6-4 v.v… tùy theo áp lực từng nhánh ống.
  • Lưu lượng (q) và tổn thất áp lực (h) từng nhánh là hai đại lượng không xác định, nó phụ thuộc vào đường kính (d) và chiều dài (L) các đoạn ống, nếu lưu lượng (q) thay đổi thì đường ống kính (d) cũng thay đổi.

Như vậy mỗi đoạn ống có 2 ẩn số là q và d. Nếu mạng có p đoạn ống thì sẽ có 2p ẩn số.

 cấp nước mạng vòng

Để tính toán thủy lực mạng lưới vòng, người ta thường đưa về việc giải gần đúng các phương trình bậc hai, dựa vào các định luật cơ bản sau đây:

  • Định luật 1: Tổng đại số tổn thất áp lực của mỗi vòng sẽ bằng 0, nếu ta qui ước chiều chảy theo kim đồng hồ là dương và ngược lại là âm, tức là ∑h=0.
    Trong thực tế điều này rất khó đạt được nên người ta qui ước rằng Σh hay Δh < 0,5m đối với 1 vòng, hoặc < 1,5m đối với vòng bao lớn thì coi như là thỏa mãn.
  • Định luật 2: Tổng đại số lưu lượng tại mỗi nút phải bằng 0, nếu qui ước lưu lượng đến nút đó là dương và đi ra khỏi nút là âm, tức là Σqn =0.
    Như vậy nếu mạng có n vòng thì có n phương trình dạng ∑h=0, m  nút thì có m-1 phương trình dạng Σqn =0 và số đoạn ống của mạng p = n + m – 1.

Trình tự tính toán

  • Xác định tổng chiều dài toàn mạng : ∑L.
  • Xác định qđv, qdd và qn của từng đường ống.
  • Xuất phát từ định luật 2 (Σqn =0), tạm thời phân bố lưu lượng cho các nhánh.
  • Lập bảng tính thủy lực: chọn đường kính ống (d) cho từng đoạn ống theo vận tốc kinh tế, tính tổn thất áp lực theo chiều dài (h1) của các đoạn ống cho từng vòng một, và tính Δh của vòng đó, rồi so sánh với định luật 1, nếu thỏa mãn yêu cầu thì thôi. Nếu không thì phải điều chỉnh lại lưu lượng phân bố lúc đầu (giữ nguyên đường kính đã chọn) tức là lấy bớt ở nhánh tải nặng (có trị số tuyệt đối lớn hơn nhánh kia) bỏ sang nhánh tải nhẹ và tiếp tục tính lại từ đầu cho đến khi nào đạt yêu cầu thì thôi.

Các phương pháp điều chỉnh lưu lượng

Có 2 cách:

  • Phương pháp Lôbachốp (Nga) và Cross (Đức):Tính cho một vòng.

công thức 1

Δh = Σh: sai số áp lực vòng đang tính.

hi: tổn thất áp lực của đường ống i, [m]

qi: lựu lựợng của đường ống thứ i, [l/s].

Si: sức kháng thủy lực của đoạn ống i.

Nếu mạng có nhiều vòng thì Δq đựợc xác định từng vòng một và lập bảng tính thủy lực.

  • Phương pháp Anđrâyxép (Nga):Tính cho nhiều vòng cùng một lúc và được thực hiện ngay trên sơ đồ, áp dụng cho những người có nhiều kinh nghiệm trong tính toán thiết kế mạng lưới, dựa trên các tỉ lệ sau:

công thức 2

Ví dụ tính toán mạng lưới vòng

Cho sơ đồ mạng có hai vòng I và II. Chiều dài các đoạn ống tính toán được ghi trên hình vẽ. Từ trạm bơm cấp II cung cấp cho mạng một lựu lượng là 100 l/s. Tại nút 5 có lấy ra một lưu lượng tập trung là 10 l/s. Yêu cầu tính toán thủy lực máng lưới.

ví dụ

Bài giải:

  1. Tính tổng chiều dài của mạng: ΣL = 2020 m.
  2. Xác định lưu lượng đơn vị:
    qđv = (qtt – Σqt) / ΣL = (100-10) / 2020 = 0,045 [l/s.m]
  3. Xác định lưu lượng dọc đường (qdd), lập thành bảng: qdd = qđv .L
    bảng 3
  4. Xác định lưu lượng nút (qn), lập thành bảng: qn = 0,5.Σq
    bảng 4
    Ở đây lưu lượng tập trung qt giả sử chảy theo tuyến 1-6-5
  5. Đưa lưu lượng dọc đường (q) và lưu lượng nút (qn) vàọ sơ đồ tính toán:
    bước 5
  6. Dựa vàọ định luật 2, tạm thời phận bổ lưu lượng chọ các đoạn ống để tính toán thủy lực. Có hai cách phận bố: họặc là theọ lưu lượng dọc đường (q) hoặc là theo lưu lượng nút (qn).

a/Phân bố theo lưu lượng dọc đường:

  • Đoạn ống 1-2: q1-2 = 0,5.qdd(1-2) + qdd(2-3) = 0,5×9 + 15,53 = 20,03 l/s.
  • Đoạn ống 1-4: q1-4 = 0,5.qdd(1-4) + qdd(4-3) + qdd(4-5) = 0,5×14,4 + 12,83 + 12,6 = 32,63 l/s.
  • Đoạn ống 1-6: q1-6 = 0.5.qdd(1-6) + qdd(6-5) + qt = 0,5×11,25 + 15,3 + 10 = 30,93 l/s.
  • Đoạn ống 2-3: q2-3 = 0,5.qdd(2-3) = 0,5×15,53 = 7,77 l/s.
  • Đoạn ống 4-3: q4-3 = 0,5.qdd(4-3) = 0,5×12,83 = 6,42 l/s.
  • Đoạn ống 4-5: q4-5 = 0,5.qdd(4-5) = 0,5×12,6 = 6,3 l/s.
  • Đoạn ống 6-5: q6-5 = 0,5.qdd(6-5) + qt = 0,5×15,3 + 10 = 17,65 l/s.

Lập bảng tính toán thủy lực mạng lưới. Giả thiết được thiết kế bằng ống gang nước sạch (để chọn các yếu tố thủy lực trong các bạng tính đối với các ống gang nước sạch):

bang tinh

Nếu có kinh nghiệm (tránh phải điều chỉnh rắc rối) thì có thể chọn lại đường ống cho phù hợp để tổng tổn thất đạt yêu cầu. Điều này cần căn cứ vào giá trị tổn thất ở bảng trên để biét chọn loại ống nào.

b/Phân bố theo lưu lượng nút:

  • Đoạn ống 1-2: q1-2 = qn2 + một phần của qn3

Vấn đề 1 phần củạ nút 3 là bao nhiêu cho phù hợp, điều này cần căn cứ vào chiếu dài các đoạn ống nối vào nút 3. Cụ thể ở đây:

1

  • Đoạn ống 2-3: q2-3 = một phần của qn3

2

  • Đoạn ống 1-4: q1-4 = qn4 + phần còn lại của qn3 + một phần của qn5

 3

  • Đoạn ống 4-3: q4-3 = phần còn lại của qn3

4

  • Đoạn ống 1-6: q1-6 = qn6 + một phần của qn5

 5

  • Đoạn ống 6-5: q6-5 = một phần của qn5

6

  • Đoạn ống 4-5: q4-5 = phần còn lại của qn5

Ta thấy kết quả tính toán hoàn toàn giống trên!

Bạn có muốn nhận 9 tiêu chuẩn quan trọng, 1 video hướng dẫn tổng quan 5 bước thiết kế và 2 bài viết rất đầy đủ chi tiết về hệ thống cấp thoát nước ???

Đăng ký ngay

Tính toán thủy lực mạng lưới vòng
5 (100%) 2 votes

Đặt câu hỏi hoặc để lại bình luận

avatar