CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG CONSTRUCTION SITE WATER - SUPPLY SYSTEM TS HÀ XUÂN CHUẨN Khoa CTT, Trường ĐHHH SV NGUYỄN VĂN BỘ Lớp XDD- 46ĐH1, Khoa CTT, Trường ĐHHH Tóm tắt Bài tốn trình bày ngun lý tính tốn mạng lưới cấp nước sinh hoạt, nước sản xuất cho đối tượng sử dụng nước bao gồm việc xác định đường kính ống dẫn nước, vận tốc dòng chảy hợp lý kinh tế, xác định tổn thất áp lực ống dẫn nước sở lưu lượng cấp nước yêu cầu Abstract The article presents principle of calculating water supply system for people using water, including defining pipe diameter, flow velocity reasonably and economically and defining loss of pressure of pipe based on required water supply flow Đặt vấn đề Mạng lưới cấp nước (MLCN) phận quan trọng hệ thống cấp nước, làm nhiệm vụ vận chuyển phân phối nước đến vị trí tiêu thụ nước Giá thành xây dựng mạng lưới cấp nước thường chiếm từ 50%÷70% tồn giá thành xây dựng hệ thống cấp nước việc lựa chọn đường kính đường ống dẫn nước hợp lý màng lại hiệu kinh tế cao Các thông số kỹ thuật cơng trình phụ trợ MLCN chiều cao đài nước, áp lực công tác máy bơm xác định sở tổn thất áp lực đoạn ống mạng lưới Nội dung Lưu lượng tính tốn MLCN tính cho trường hợp có cháy xảy dùng nước lớn Đường kính ống xác định theo biểu thức: 4.Q V D (1) Trong đó: Q- lưu lượng tính tốn đường ống [l/s] V- vận tốc nước chảy ống [m/s] Từ biểu thức (1) ta thấy, với giá trị lưu lượng không đổi, vận tốc dịng chảy nhỏ đường kính ống lớn, giá thành xây dựng mạng lưới lớn, ngược lại vận tốc lớn đường kính đường ống nhỏ, giá thành xây dựng MLCN nhỏ Tuy nhiên chi phí quản lý lớn vận tốc lớn làm tăng tổn thất áp lực đoạn ống, dẫn đến độ cao bơm nước chi phí điện tăng lên Do để xác định đường kính ống cấp nước hợp lý ta phải dựa vào giá trị vận tốc kinh tế, vận tốc có tổng giá thành xây dựng chi phí quản lý mạng lưới nhỏ Đối với mạng lưới cấp nước bên ngồi cơng trình thường người ta xét đến tổn thất áp lực ma sát theo chiều dài đường ống (tổn thất dọc đường), tổn thất áp lực cục nhỏ nên bỏ qua Tổn thất áp lực ma sát đường ống cấp nước xác định theo biểu thức: hd L V2 D 2g Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải (2) Số 22 – 04/2010 57 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) Trong đó: L- Chiều dài đường ống tính tốn [m], D- Đường kính ống [m], v- vận tốc nước chảy ống [m/s], g- gia tốc trọng trường [m/s ], λ- hệ số ma sát Đối với ống gang ống thép vận tốc v ≤ 1,2 (m/s) λ bằng: 0,0179 0,867 1 D 0,3 V 0,3 (3) Khi vận tốc v ≥ 1,2 (m/s) λ bằng: 0,021 D ,3 (4) Đối với ống bê tông cốt thép: 0,01574 3,51 1 D 0,19 v 0,19 (5) Đối với ống nhựa: 0,01344 D 0, 226 v 0, 226 (6) Đối với fibrôximăng: 0,011 3,51 1 v D 0,19 ,19 (7) Dựa vào kết nghiên cứu, nhà khoa học Nga TS.Ph.A.Sêvêlốp xác định hệ số ma sát dọc đường cho loại đường ống khác xác định tổn thất áp lực cho m dài đường ống (tổn thất ấp lực dọc đường đơn vị i = hd/L ) theo công thức: - Ống gang ống thép vận tốc v ≤ 1,2 (m/s) thay (3) vào (2) biến đổi ta có: v 0,867 i 0,000912 1,3 1 D V 0,3 (8) - Khi vận tốc v ≥ 1,2 (m/s) thay (4) vào (2) biến đổi: i 0,00107.v D1,3 (9) - Đối với ống nhựa thay (6) vào (2) biến đổi i 0,000685.v1,774 (10) D1, 226 - Đối với fibrôximăng thay (7) vào (2) biến đổi 0,0000561.v 3,51 i 1 D1,19 v Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải ,19 Số 22 – 04/2010 (11) 58 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) - Đối với ống bê tông cốt thép 0,000802 3,51 1 D1,19 v 0,19 (12) Dựa vào công thức tính tốn TS.Ph.A.Sêvêlốp lập thành bảng tính tốn thủy lực cho loại ống khác nhau, dựa vào bảng từ giá trị lưu lượng biết ta dễ dàng tìm giá tri đường kính ống vận tốc dịng chảy tổn thất áp lực cho km dài đường ống cấp nước Dựa vào bảng tra TS.Ph.A.Sêvêlốp cơng thức tính tốn, tác giả xây dựng chương trình tự động tra bảng tính tốn xác định thơng số MLCN đường kính ống, vận tốc kinh tế, tổn thất áp lực 1km đường ống, tổn thất áp lực chiều dài thực tế đường ống cho loại ống khác ống gang, ống thép ống nhựa Hình Đăng nhập tính tốn Xây dựng phần mềm tính tốn cấp nước 3.1 Xây dựng chương trình Đường kính ống cấp nước hợp lý MLCN phụ thuộc vào giá trị vận tốc kinh tế ứng với giá trị lưu lượng Q biết Trên sở tìm đường kính tối ưu đoạn ống ta tiến hành tính tốn giá trị tổn thất hdi, tổng tổn thất hd tuyến ống cách nhập liên tiếp thông số chiều dài, vật liệu chế tạo đoạn ống cần tính Phần mềm tự động tính tốn đường ống kinh tế đoạn ống tính tốn tổn thất đoạn ống xây dựng ngơn ngữ lập trình VBA Đây ngơn ngữ lập trình Microsoft Office Excel ta vận dụng kiến thức ngơn ngữ lập trình VB đồng thời tận dụng hàm có sẵn Microsoft Office Excel, phần mềm khơng tra bảng mà cịn tiến hành nội suy giá trị bảng cách nội suy tuyến tính chiều Giao diện chương trình trình bày hình Sau khởi động chương trình, phần mềm hỏi bạn có muốn đăng nhập không, nhập tên mật (mặc định không cần nhập) hình nhấn “chấp nhận” Khi phần mềm báo đăng nhập thành cơng Giao diện chương trình ra, nhập giá trị cần thiết nhấn nút “Tính” việc tính tốn giá trị tương ứng tính tốn cách tự động kết hiển thị các TextBox tương ứng có mầu đậm TextBox có mầu trắng 3.2 Ví dụ sử dụng chương trình Ví dụ: tính tốn giá trị d, v, 1000 i, hdi, hd đoạn ống có thép có lưu lượng 8(l/s) đoạn ống dài 30 (m) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 22 – 04/2010 59 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) Sử dụng phần mềm để tính tốn kết thu thể hình Việc tính tốn loại ống khác hoàn toàn tương tự Hình Giao diện phần mềm Kết luận Trên sở lý thuyết tính tốn thủy lực MLCN cho cơng trình xây dựng bảng tra nhà khoa học Nga, tác giả xây dựng phần mềm tự động tính tốn thông số mạng lưới cấp nước Sử dụng phần mềm tính tốn đơn giản, tiện ích, tiết kiệm thời gian tránh nhầm lẫn, sai sót tính tốn thủ cơng Phần mềm sử dụng vào việc tính tốn thiết kế MLCN thực tế phục vụ tốt cho công tác giảng dạy, nghiên cứu học tập TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hà Xuân Chuẩn, Bài giảng cấp thoát nước, ĐHHH, 2005 [2] Trần Hiếu Duệ, Trần Đức Hạ, Úng Quốc Dũng, Nguyễn Văn Tín, Cấp nước, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1998 [3] Nguyễn Tài, Thủy lực, Nhà xất Xây dựng Hà Nội, 1999 [4] F.A Sêvêlốp, A.F Sêvêlốp, Bảng tính tốn thủy lực ống dẫn nước, Nhà xuất Xây dựng, Matxcơva 1993 Người phản biện: PGS.TS Nguyễn Văn Ngọc Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 22 – 04/2010 60 ...CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) Trong đó: L- Chiều dài đường ống tính tốn [m], D- Đường kính ống [m], v- vận tốc nước chảy ống [m/s],... hình Việc tính tốn loại ống khác hoàn toàn tương tự Hình Giao diện phần mềm Kết luận Trên sở lý thuy? ??t tính tốn thủy lực MLCN cho cơng trình xây dựng bảng tra nhà khoa học Nga, tác giả xây dựng