Методика тепловых расчетов трубчатой сети
При проектировании оросительной системы с круглогодовым режимом работы для обеспечения сохранности трубчатой сети в зимний период необходимо проводить теплотехнические расчеты для определения глубины заложения труб.
1. По начальной температуре сточных вод на канализационной насосной станции определяют конечную их температуру в конце трубопровода по формуле
Тн — температура сточных вод в канализационной насосной станции (в начале магистрального трубопровода), °С;
Тгр — температура грунта на уровне оси трубопровода в естественных условиях, °С;
q — расход воды, л/ч;
R — полное термическое сопротивление теплопередаче, м ч °С/ккал.
где D, d — наружный и внутренний диаметры трубопровода, м;
λгр, λгр — коэффициенты теплопроводности трубы и грунта, ккал/(м ч °С);
Н — глубина заложения трубопровода, м.
На Европейской части РФ глубина заложения трубчатой сети на ЗПО принимается обычно равной 0,9-1,1 м. Если при данной глубине заложения трубчатой сети конечная температура сточных вод получается отрицательной (при расчете по вышеуказанной формуле), то необходимо увеличить глубину заложения труб.
2. При обеспечении безопасности трубопроводов в период прекращения движения сточных вод время допустимой их остановки рассчитывается по формуле Аронова-Новикова
где Tдоп — время остановки движения сточных под, ч;
К = 1,1 коэффициент, учитывающий охлаждение талого грунта до начала замерзания почвенной влаги;
n — объемная влажность грунта, %;
Dтал — диаметр талика, м;
здесь λм — коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, ккал/(м ч °С);
Тг — температура грунта, °С;
λт — коэффициент теплопроводности талого грунта, ккал/(м н °С);
Тгр — температура поверхности трубопровода, °С;
m = 1,5 — коэффициент, учитывающий неравномерность промерзания талика.
При периодической подаче сточных вод в оросительную сеть период прекращения подачи воды в трубопроводы не должен превышать допустимое время остановки движения воды Тдоп.
При орошении в зимний период следует предусматривать утепление гидрантов и их опорожнение от воды после прекращения полива, а в пучинистых грунтах предусматривать противопучинистые мероприятия.
Расчет трубопроводов оросительной сети, включая прочностные и гидравлические параметры, проводится аналогично расчетам трубопроводов для подачи природной воды.
Трубопроводы закрытой оросительной сети могут проектироваться из железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых, чугунных, алюминиевых и стальных труб. В случае необходимости в проектах следует предусматривать защитные покрытия асбестоцементных труб в зависимости от степени агрессивности среды (по данным ВНИИПроектасбестцемент). Защиту стальных и железобетонных труб от коррозии, вызываемой блуждающими токами и воздействием хлор-иона почвы, следует проектировать в соответствии с ГОСТ 2.602-89.
Допускается применять стальные электросварные трубы при надлежащем обосновании (ГОСТ 10704-76 и ГОСТ 3396-74) с усиленной внешней изоляцией и дополнительным внутренним антикоррозионным покрытием.
Не допускается применение на ОССВ железобетонных труб со стальным сердечником марок «РТНС», «РТНГ», «ТГС» при концентрации сульфат-ионов в сточных водах и животноводческих стоках более 300 мг/л и хлор-ионов более 500 мг/л; асбестоцементных труб — при рН 5,5 и ниже, бикарбонатной щелочности менее 0,35 мг-экв/л, содержании СО2 более 25 мг/л, ионов магния более 2000 мг/л, сульфат-ионов более 1600 мг/л.
Для проведения поверхностных поливов следует применять поливные трубопроводы, в частности гибкие поливные трубопроводы в виде капроновых шлангов длиной до 120 м, диаметром 200...300 мм и поливными отверстиями (клапанами) через 700 мм. Для механизации раскладки и сборки гибких трубопроводов предусматриваются передвижные агрегаты типа ППА с намоточным устройством.
В проектах следует предусматривать возможность опорожнения оросительной сети через двухкамерные опоражнивающие колодцы. Сточная вода из колодцев должна направляться на буферные или резервные площадки и в регулирующие емкости самотеком или механической откачкой. Уклон трубопроводов самотечного выпуска должен быть не менее 0,002.
На оросительной сети следует предусматривать устройства для внесения минеральных удобрений с поливной водой — гидроподкормщики.
Внутрипочвенное орошение (ВПО) — способ полива, при котором с помощью устраиваемой в почве закрытые сети трубчатых или кротовых увлажнителей подготовленные сточные воды и животноводческие стоки подаются в корнеобитаемый слой и под действием капиллярных сил распределяются в нем.
Система ВПО с использованием подготовленных сточных вод и животноводческих стоков позволяет достигнуть высокой степени их почвенной очистки и доочистки, полностью исключить контакт с ними человека, животных и наземной части растений, сократить санитарно-защитные зоны (по сравнению с дождеванием), регулировать водно-воздушный и пищевой режим почвы, повышать урожайность сельскохозяйственных культур.
Особенно эффективно устройство ВПО для использования сточных вод небольших населенных пунктов предприятий.
Проектирование систем ВПО должно выполняться соответствии с требованиями СНиП 2.06.03-85 и методических указаний «Проектирование систем внутрипочвенного орошения с использованием природной воды, подготовленных сточных вод животноводческих комплексов, городов, населенных пунктов, промышленных предприятий», М., 1989.
Под строительство систем ВПО следует отводить территории с незаселенными и несолонцеватыми почвам; имеющими легкий, средний и тяжелый механический состав, со скоростью капиллярного поднятия не менее 0,5 мм/мин. Строительство систем ВПО рекомендуется при глубине залегания грунтовых вод не менее 2,5 м от поверхности земли. При этом следует составлять прогнозы водно-солевого режима территории и при необходимости предусматривать соответствующие природоохранные и гидромелиоративные мероприятия. Рельеф участка должен быть спокойным с общим уклоном не более 0,01. При сложном микрорельефе следует предусматривать планировку участка под топографическую поверхность или под наклонную плоскость. При благоприятном рельефе местности планировка производится выборочно.
Для систем ВПО с полиэтиленовыми увлажнителями размер твердых частиц не должен превышать 1 мм, а мутность сточных вод не более 0,04 г/л. Для систем ВПО с кротовыми увлажнителями (в дальнейшем КВПО) количество взвешенных частиц должно составлять 0,6-1,0 г/л, а их размер не превышать 2 мм.
1. По начальной температуре сточных вод на канализационной насосной станции определяют конечную их температуру в конце трубопровода по формуле
Тк = (Тн - Тгр)еφ + Тгр,
где Тк — температура сточных вод в конце трубопровода, °С; Тн — температура сточных вод в канализационной насосной станции (в начале магистрального трубопровода), °С;
Тгр — температура грунта на уровне оси трубопровода в естественных условиях, °С;
φ = πL/qR
L — протяженность трубопровода, м; q — расход воды, л/ч;
R — полное термическое сопротивление теплопередаче, м ч °С/ккал.
где D, d — наружный и внутренний диаметры трубопровода, м;
λгр, λгр — коэффициенты теплопроводности трубы и грунта, ккал/(м ч °С);
Н — глубина заложения трубопровода, м.
На Европейской части РФ глубина заложения трубчатой сети на ЗПО принимается обычно равной 0,9-1,1 м. Если при данной глубине заложения трубчатой сети конечная температура сточных вод получается отрицательной (при расчете по вышеуказанной формуле), то необходимо увеличить глубину заложения труб.
2. При обеспечении безопасности трубопроводов в период прекращения движения сточных вод время допустимой их остановки рассчитывается по формуле Аронова-Новикова
где Tдоп — время остановки движения сточных под, ч;
К = 1,1 коэффициент, учитывающий охлаждение талого грунта до начала замерзания почвенной влаги;
n — объемная влажность грунта, %;
Dтал — диаметр талика, м;
здесь λм — коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, ккал/(м ч °С);
Тг — температура грунта, °С;
λт — коэффициент теплопроводности талого грунта, ккал/(м н °С);
Тгр — температура поверхности трубопровода, °С;
m = 1,5 — коэффициент, учитывающий неравномерность промерзания талика.
При периодической подаче сточных вод в оросительную сеть период прекращения подачи воды в трубопроводы не должен превышать допустимое время остановки движения воды Тдоп.
При орошении в зимний период следует предусматривать утепление гидрантов и их опорожнение от воды после прекращения полива, а в пучинистых грунтах предусматривать противопучинистые мероприятия.
Расчет трубопроводов оросительной сети, включая прочностные и гидравлические параметры, проводится аналогично расчетам трубопроводов для подачи природной воды.
Трубопроводы закрытой оросительной сети могут проектироваться из железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых, чугунных, алюминиевых и стальных труб. В случае необходимости в проектах следует предусматривать защитные покрытия асбестоцементных труб в зависимости от степени агрессивности среды (по данным ВНИИПроектасбестцемент). Защиту стальных и железобетонных труб от коррозии, вызываемой блуждающими токами и воздействием хлор-иона почвы, следует проектировать в соответствии с ГОСТ 2.602-89.
Допускается применять стальные электросварные трубы при надлежащем обосновании (ГОСТ 10704-76 и ГОСТ 3396-74) с усиленной внешней изоляцией и дополнительным внутренним антикоррозионным покрытием.
Не допускается применение на ОССВ железобетонных труб со стальным сердечником марок «РТНС», «РТНГ», «ТГС» при концентрации сульфат-ионов в сточных водах и животноводческих стоках более 300 мг/л и хлор-ионов более 500 мг/л; асбестоцементных труб — при рН 5,5 и ниже, бикарбонатной щелочности менее 0,35 мг-экв/л, содержании СО2 более 25 мг/л, ионов магния более 2000 мг/л, сульфат-ионов более 1600 мг/л.
Для проведения поверхностных поливов следует применять поливные трубопроводы, в частности гибкие поливные трубопроводы в виде капроновых шлангов длиной до 120 м, диаметром 200...300 мм и поливными отверстиями (клапанами) через 700 мм. Для механизации раскладки и сборки гибких трубопроводов предусматриваются передвижные агрегаты типа ППА с намоточным устройством.
В проектах следует предусматривать возможность опорожнения оросительной сети через двухкамерные опоражнивающие колодцы. Сточная вода из колодцев должна направляться на буферные или резервные площадки и в регулирующие емкости самотеком или механической откачкой. Уклон трубопроводов самотечного выпуска должен быть не менее 0,002.
На оросительной сети следует предусматривать устройства для внесения минеральных удобрений с поливной водой — гидроподкормщики.
Внутрипочвенное орошение (ВПО) — способ полива, при котором с помощью устраиваемой в почве закрытые сети трубчатых или кротовых увлажнителей подготовленные сточные воды и животноводческие стоки подаются в корнеобитаемый слой и под действием капиллярных сил распределяются в нем.
Система ВПО с использованием подготовленных сточных вод и животноводческих стоков позволяет достигнуть высокой степени их почвенной очистки и доочистки, полностью исключить контакт с ними человека, животных и наземной части растений, сократить санитарно-защитные зоны (по сравнению с дождеванием), регулировать водно-воздушный и пищевой режим почвы, повышать урожайность сельскохозяйственных культур.
Особенно эффективно устройство ВПО для использования сточных вод небольших населенных пунктов предприятий.
Проектирование систем ВПО должно выполняться соответствии с требованиями СНиП 2.06.03-85 и методических указаний «Проектирование систем внутрипочвенного орошения с использованием природной воды, подготовленных сточных вод животноводческих комплексов, городов, населенных пунктов, промышленных предприятий», М., 1989.
Под строительство систем ВПО следует отводить территории с незаселенными и несолонцеватыми почвам; имеющими легкий, средний и тяжелый механический состав, со скоростью капиллярного поднятия не менее 0,5 мм/мин. Строительство систем ВПО рекомендуется при глубине залегания грунтовых вод не менее 2,5 м от поверхности земли. При этом следует составлять прогнозы водно-солевого режима территории и при необходимости предусматривать соответствующие природоохранные и гидромелиоративные мероприятия. Рельеф участка должен быть спокойным с общим уклоном не более 0,01. При сложном микрорельефе следует предусматривать планировку участка под топографическую поверхность или под наклонную плоскость. При благоприятном рельефе местности планировка производится выборочно.
Для систем ВПО с полиэтиленовыми увлажнителями размер твердых частиц не должен превышать 1 мм, а мутность сточных вод не более 0,04 г/л. Для систем ВПО с кротовыми увлажнителями (в дальнейшем КВПО) количество взвешенных частиц должно составлять 0,6-1,0 г/л, а их размер не превышать 2 мм.
