Работа отводящих трубопроводов зависит от транспортирующей способности потока сточной жидкости в трубах. Установлено, что транспортирование потоком жидкости нерастворимых твердых частиц является следствием её турбулентного движения.
Чем выше турбулентность, тем выше скорость движения жидкости, и тем больше транспортирующая способность. При малых скоростях движения жидкости твердые частицы опускаются на дно и образуют неподвижное плоское ложе из наносов. Наступление этого момента характеризуется тем, что часть частиц наносов начинает вибрировать, и, срываясь со своего места, перекатывается на некоторое расстояние, а отдельные частицы под воздействием потока перемещаются скачкообразно. Постепенное увеличение скорости приводит к увеличению общего числа частиц перемещаемых потоком, при этом уже значительная часть частиц движется скачкообразно. Дальнейшее возрастание скорости приводит к образованию гряд и движение частиц переходит в состояние грядового перемещения. Характерной особенностью этой формы перемещения является скачкообразное движение частиц поверх гряд. Достигая вершины гряды, частицы скатываются вниз, попадая в застойную зону, и там накапливаются, благодаря чему наблюдается медленное перемещение гряд. С некоторого момента времени частицы будут обладать такой большой скоростью, при которой, падая с гряды, они окажутся уже не в застойной зоне, а в подвижной зоне следующей гряды. В то же время часть частиц вовлекаются вихревыми массами воды внутрь потока. Вследствие неоднородного состава частиц процессы грядового перемещения и перемещения во взвешенном состоянии происходят одновременно. Переход движения частиц во взвешенное состояние сопровождается исчезновением гряд. Скорость движения жидкости, соответствующая этому состоянию, называется критической. Величина этой скорости тем больше, чем выше крупность частиц и их количество. При уменьшении скорости описанные процессы повторяются в обратном порядке.
Таким образом, транспортирование частиц в трубах и их самоочищение будет происходить при критических скоростях движения жидкости. Эти скорости называются самоочищающими или не заиливающими. При проектировании сетей эти скорости являются минимально допустимыми расчетными, которые допускаются при максимальных расходах. Учитывая, что при меньших расходах в связи с неравномерностью притока будут наблюдаться и меньшие скорости, то будет происходить выпадение осадка. Однако предполагается, что при последующем возрастании расходов до максимальных будет достигаться минимальная самоочищающая скорость и осадок будет смываться.
Минимальные самоочищающие скорости можно вычислить по формуле Н.Ф. Федорова:
m = 3,5 — 0,5R;
R — гидравлический радиус, м;
или по формуле С.В. Яковлева:
U0 — гидравлическая крупность песка, м/с.
при проектировании сетей при максимальном наполнении принимают следующие минимальные скорости:
|
d, мм |
150-200 |
300-400 |
450-500 |
600-800 |
900-1200 |
1500 |
> 1500 |
|
Vmin, м/с |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,15 |
1,3 |
1,5 |
максимальные скорости устанавливаются из условия исключения истирания стенок труб песком для неметаллических труб — 4,0м/с, для металлических труб — 8,0м/с. в дождевой сети эти скорости соответственно равны 7,0 м/с и 10 м/с.
минимально допустимые уклоны трубопроводов должны соответствовать минимальным самоочищающим скоростям и определяются в результате гидравлического расчета. Для труб минимальных диаметров, где в связи с возможными малыми расходами соблюдение самоочищающих скоростей становится невозможным, устанавливаются минимально допустимые уклоны:
d = 150мм ; d = 200мм;
iMIN = 0,008. iMIN = 0,007.
Допускается при обосновании принимать для труб диаметром 150 и 200 мм минимальные уклоны соответственно 0,007 и 0,005.
Значения минимальных уклонов для труб любого диаметра можно ориентировочно определить по формуле:
d — диаметр трубы, мм.
