Водовідведення житлового комплексу "Вертикаль" (5000 мешканців) у м. Івано-Франківськ із дослідженням роботи трубопроводів-збирачів каналізаційних мереж

Abstract

Напірні ТЗ знайшли широке застосування в різних галузях техніки: водопостачанні (водозабірні споруди з трубчастими оголовками, інфільтраційні водозабори, променеві водозабори, водопровідні очисні споруди (швидкі фільтри); осушувальні системи меліорації, водопониженні (будівельні майданчики та забудовані території; водовідведенні (водовідвідні мережі, каналізаційні очисні споруди (біофільтри для біологічного очищення, піщані фільтри; теплопостачанні (сонячні колектори); вентиляції (витяжні системи); енергетиці (паропроводи-збирачі, градирні); машинобудуванні (дослідні стенди, ін.) Потік рідини у трубопроводі-збирачі формується за рахунок притоку струменів крізь отвори у його стінках. Витрата рідини уздовж ТЗ збільшується. Відповідно зростають гідравлічні втрати напору і затрата енергії на створення швидкісного напору потоку. Літературний аналіз свідчить, що при гідравлічних розрахунках напірних трубопроводів-збирачів усі дослідники беруть постійне значення гідравлічного коефіцієнта тертя ? по усій довжині ТЗ. Насправді він змінний уздовж ТЗ. Однак неповне врахування конструктивних параметрів ТЗ і гідродинамічних характеристик потоку зі змінною шляховою витратою спричиняє серйозні прорахунки при проектуванні ТЗ, що в свою чергу послаблює ефективність їх роботи. Об’ємна витрата рідини вздовж течії в ТЗ, внаслідок притоку струменів збільшується. Відповідно до цього відбувається зростання гідравлічних втрат напору уздовж ТЗ. Нехтування змінністю коефіцієнта гідравлічного тертя призводить до серйозних помилок при розрахунку ТЗ. Мета дослідження – способи зменшення нерівномірності притоку рідини до трубопроводів-збирачів з врахуванням втрат напору на тертя. Об’єкт дослідження – напірний трубопровід-збирач з дискретним входом рідини. Предмет дослідження – змінний коефіцієнт гідравлічного тертя вздовж осі трубопроводу-збирача. У роботі застосовано фізичне й математичне моделювання притоку рідини крізь вхідні циліндричні насадки з бічним входом струменя до напірних трубопроводів-збирачів. Теоретичні дослідження виконували із застосуванням методів математичного аналізу. Експериментальні методи досліджень опирались на теорію подібності з застосуванням сучасних технологій гідравлічних досліджень. За результатами роботи винайдено спосіб регулювання притоку рідини в напірний трубопровід-збирач, згідно з яким, за наявності транзитного потоку на вході у трубопровід-збирач, усувають роздачу рідини на початковій його ділянці та забезпечують збирання її по усій довжині трубопроводу-збирача; Результати досліджень впроваджено при проектуванні та розрахунку систем побутової та дощової каналізації та дренажу для житлового комплексу "Вертикаль" у м. Івано-Франківськ.Pressure collector-pipelines have found wide application in various branches of engineering: water supply (water intake structures with tubular heads, infiltration water intakes, radial water intakes, water treatment plants (fast filters); drainage systems for land reclamation, water lowering (construction sites and built-up areas); water drainage (water drainage networks, sewage treatment plants (biofilters for biological treatment, sand filters); heat supply (solar collectors); ventilation (exhaust systems); energy (steam collector-pipelines, cooling towers); mechanical engineering (research stands, etc.) The fluid flow in the collector-pipeline is formed due to the inflow of jets through holes in its walls. The fluid flow along the vessel increases. Accordingly, hydraulic head losses and energy consumption for creating a high-speed flow head increase. Literature analysis shows that in hydraulic calculations of pressure pipelines-collectors, all researchers take a constant value of the hydraulic friction coefficient ? along the entire length of the CP. In fact, it is variable along the CP. However, incomplete consideration of the design parameters of the CP and the hydrodynamic characteristics of the flow with a variable path flow rate causes serious miscalculations when designing the CP, which in turn weakens the efficiency of their operation. The volumetric flow rate of fluid along the flow in the CP, due to the inflow of jets, increases. Accordingly, there is an increase in hydraulic head losses along the CP. Neglecting the variability of the hydraulic friction coefficient leads to serious errors when calculating the CP. The purpose of the study is to find ways to reduce the unevenness of the fluid inflow to the collector-pipelines, taking into account friction head losses. The object of the study is a pressure pipeline-collector with a discrete liquid inlet. The subject of the study is a variable hydraulic friction coefficient along the axis of the collector-pipeline. The work uses physical and mathematical modeling of the inflow of liquid through cylindrical inlet nozzles with a side jet inlet to pressure collector-pipelines. Theoretical studies were performed using methods of mathematical analysis. Experimental research methods were based on the theory of similarity with the use of modern technologies of hydraulic research. According to the results of the work, a method of regulating the inflow of liquid into the pressure collector-pipeline was invented, according to which, in the presence of a transit flow at the entrance to the collector-pipeline, the distribution of liquid in its initial section is eliminated and its collection is ensured along the entire length of the collector-pipeline; The results of the research were implemented in the design and calculation of household and storm sewer systems and drainage for the residential complex "Vertical" in the city of Ivano-Frankivsk.