Введение к работе
Актуальность темы. В России и за рубежом потребность в трубах для строительства трубопроводов различного назначения возрастает ежегодно. Трубопроводы широко используются в коммунальном и промышленном водоснабжении для подачи воды потребителям, а также при орошении сельскохозяйственных угодий. В Российской Федерации поставлена задача сокращения применения при капитальном строительстве труб из черных металлов и широкого внедрения неметачлических труб.
Железобетонные трубы, благодаря своим высоким эксплуатационным качествам, занимают одно из первых мест в общем балансе потребления труб, вытесняя традиционно применяемые для сооружения водоводов стальные и чугунные трубы. Пласт -массоых труб выпускается еще недостаточно, поэтому они не всегда могут заменить металлические, к тому же они, как правило, дороже железобетонных. Асбестоцементные трубы изготавливаются только очень малых диаметров. Они весьма хрупки и до 35% их выходит из строя вследствие образования трещин в процессе перевозки, укладки и эксплуатации. В трубопроводах из стальных труб обычно не полностью используются прочностные характеристики материала, из которого они изготовлены. Экономически это не оправдано, так как ведет к большому перерасходу стали. В связи с этим применение таких труб в водопроводах с напорами менее 1.5МПа не рекомендуется. Металлические (стальные, чугунные) трубы подвержены быстрому зарастанию образующимися в воде отложениями, что уменьшает их пропускную способность. Последнее приводит к увеличению потребления электроэнергии до 40%.
К достоинствам железобетонных труб относятся: большая долговечность в эксплуатации, значительное сокращение расхода металла по сравнению с металлическими, возможность индустриального изготовления из местных дешевых материалов. Лучшие гидравлические характеристики железобетонных труб по сравнению с металлическими позволяют снизить затраты на электроэнергию, расходуемую на преодоление потерь напора. Поэтому такие трубы во всем мире находят широкое применение.
Железобетонные трубы являются строительными конструкциями, к которым кроме требований по прочности, водої лтро-ницаемости и минимальной шероховатости внутренних стенок, предъявляются также требования к качеству стыковых соединений. Гидравлическое сопротивление стыков служит одним их критериев, определяющих потери напора в трубопроводе, следовательно, величину эксплуатационных затрат при перекачке
жидкости. Влияние стыковых соединений на общее гидравлическое сопротивление в ряде случаев достаточно велико, так как на трубопроводе их большое количество (для стандартных труб длиной 5 метров в среднем число стыковых соединений составляет до двухсот на один километр длины трубопровода). Железобетонные напорные трубы больших диаметров (500-1600 мм) пропускают весьма большой расход воды и доля местных сопротивлений в стыках может быть значительной. Проблема является особенно острой в связи с тем, что к настоящему времени по существу отсутствует теория определения потерь напора в подобных стыковых соединениях. Неизвестны достаточно точно и конкретные величины коэффициентов местных сопротивлений. При экспериментах пока не удается отделить потерн напора по длине от потерь напора в стыковых соединениях.
Для железобетонных водоводов в основном используются виброгидропрессованные и центрифугированные трубы, рассчитанные ла давление 1.5, 1.0 и 0.5Мпа.
Из анализа распределения рабочих давлений в водопроводах следует, что более чем в 70% водоводов давление не превышает 1МПа, следовательно, железобетонные напорные трубы по прочности вполне удовлетворяют большинство потребителей.
Отделом ВНИИ железобетона выполнено технико-экономическое сравнение затрат на 1км водоводов из стальных и железобетонных труб. Установлено, что железобетонные оказы-вчются экономичнее стальных на 31-42% в зависимости от диаметра и класса железобетонных труб.
Цель работы и задачи исследования. Совместное проведение теоретических и экспериментальных исследований имеет целью определить коэффициент местных сопротивлений для стыкового соединения "раструб-втулка" С, = /(/ D), где / - ширина зазора, D - диаметр трубы. Знание процессов, происходящих в стыковом соединении, и строгое количественное обоснование позволит выявить величину потерь напора в стыках путем конструктивных мероприятий мероприятий уменьшить.
Практическим выходом в результате проведения этих исследовании являются рекомендации в ГОСТ на величину геометрических размеров кольцевой ниши в стыке и на нормативные размеры отклонений.
Использование этих рекомендаций позволит значительно снизить потери напора в стыках, что обусловит большую экономию электроэнергии при эксплуатации трубопроводов из железобетонных напорных труб.
Научная новизна:
анализ результатов исследования стыкового соединения позволил определить значение коэффициента гидравлического сопротивления стыков С,;
с уменьшением диаметра трубы значение коэффициента гидравлического сопротивления в стыках железобетонных труб возрастает и наоборот;
« отношение суммарного гидравлического сопротивления в зазорах к гидравлическим сопротивлениям по длине труб в ряде случаев достигает 17%, особенно при малых диаметрах труб.
Практическая значимость. Результатом работы над диссертацией могут явиться рекомендации в ГОСТы о величине геометрических размеров кольцевой ниши в стыке железобетонных напорных труб.
Публикации и апробация работ. По теме диссертации опубликована одна н «учная работа. Результаты работы докладывались на неделе науки ПГУПСа.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка литературных источников. Работа изложена на 93 страницах. Библиография включает 33 источника.
Похожие диссертации на Гидравлические исследования стыковых соединений железобетонных труб с целью конструирования наиболее рациональной конфигурации стыков
