Подача води через рукавні системи з ручними стволами в більшості випадків виконується за схемою зі змішаним з’єднанням рукавів. При цьому вирішуються наступні задачі:
- при заданій схемі подачі води та відомій характеристиці насоса визначають максимальну витрату, яку можна отримати через рукавну систему;
- при заданій схемі та відомій витраті визначають необхідний напір насоса;
- визначають максимальну довжину рукавної лінії, за якої можна отримати необхідну витрату та напір.
Розглянемо послідовно способи розв’язання поставлених задач.
При практичних розрахунках насосно-рукавних систем визначають напір, що фіксується манометром, встановленим на напірному патрубку. Величина цього напору Н (рис. 3.4) використовується на подолання опору в рукавній системі, підйом рідини на висоту та створення вільного напору Нв для подачі струменя, тобто
(3.1)
Рис. 3.4 – Розрахункова схема насосно–рукавної системи
Величина втрат напору в рукавних лініях залежить від схеми з’єднання.
При послідовному з’єднанні рукавів (рис.3.5) втрати напору за окремими ділянками визначаються:
Втрати напору по всій системі складають суму втрат за окремими ділянками (лініями):
.
Сума опорів окремих ділянок представляє собою опір всієї системи послідовно з’єднаних рукавів SC:
.
Рис.3.5 - Схема послідовного з’єднання рукавів
При паралельному з’єднанні рукавних ліній (рис.3.6) загальна витрата води, яка перекачується через систему, розподіляється по паралельних лініях, в залежності від їх характеристик (довжини, діаметра, гідравлічного опору).
Рис. 3.6 – Розрахункова схема паралельного з’єднання рукавів
.
Втрати напору по всіх паралельних лініях (h1, h2, h3, …,hn) будуть рівними між собою, тому що вони визначаються як різниця п’єзометричних напорів на початку розгалуженої зони, тобто дорівнюють втратам напору системи, що розглядається:
,
(3.2)
де hс – втрати напору всієї системи.
Для кожної з паралельних ліній справедлива залежність:
,
звідки, з урахуванням формули (3.2), отримаємо формули для визначення витрат води:
.
Загальну витрату води розраховують як суму витрат по лініях:
.
Звідки втрати напору в системі складають:
.
Таким чином, для n паралельно з’єднаних ділянок опір системи SC визначається:
.
(3.3)
В результаті, для визначення втрат напору hC отримаємо формулу 
, яка за своїм виглядом аналогічна формулі для послідовного з’єднання, але відрізняється визначенням опору системи.
Таким чином, паралельне з’єднання ліній значно знижує загальний опір системи, в порівнянні з опором при подачі води однією лінією (при 2-х однакових лініях – в 4 рази, при 3-х – в 9 разів).
Розглянемо змішану систему (рис. 3.3) з трьома пожежними стволами, вода до яких подається від насоса по магістральній лінії, що з’єднана через розгалуження з трьома паралельними робочими лініями.
Опір окремої робочої лінії Sp’ з приєднаним стволом визначається:
,
де n – кількість рукавів в робочій лінії;
S – опір одного рукава;
Sст – опір ствола.
Загальний опір робочих ліній визначають за правилом паралельних з’єднань
.
(3.4)
Якщо робочі лінії та стволи мають однакові параметри, загальний опір визначається:
,
де N – кількість паралельних рукавних ліній.
Опір магістральної лінії SM, що складається з однакових рукавів визначається:
.
Опір всієї системи SC , яку можна розглядати як послідовне з’єднання магістральної лінії з паралельними робочими лініями, дорівнює сумі їх опорів:
.
Необхідний напір насоса розраховується за формулою
,
де Q – загальна подача насоса;
z – різниця геометричних відміток розташування стволів та автонасоса.
Таким чином, при визначенні необхідного напору Н насоса, в першу чергу, розраховується опір системи.
При визначенні витрат води за заданим напором розрахунок виконується з урахуванням характеристик насоса та рукавної системи. Ця задача може бути вирішена графічно або аналітично.
При графічному методі будують характеристики насоса (1.14) та рукавної системи (3.1). Точка перетину двох отриманих кривих відповідає граничним можливостям насоса в даних умовах.
При аналітичному методі разом вирішують рівняння, які описують характеристику насоса та рукавної системи, наприклад, складеної з послідовно з’єднаних рукавів (рис. 3.1).
Урівнюючи праві частини цих рівнянь, одержуємо:
,
після перетворення знайдемо величину витрати:
.
Звісно, для іншої схеми з’єднання рукавів необхідно використовувати відповідний спосіб визначення опору рукавної лінії.
Визначення максимальної довжини магістральних ліній (робочі лінії звичайно складаються з одного - двох рукавів) виконується шляхом рішення рівнянь, які характеризують напір насоса 
та рукавної системи 
(рис.3.3), тобто
.
З опору магістральної лінії через опір n рукавів 
отримаємо:
.
Слід відмітити, що через нерівності місцевості прямі рукавні лінії прокласти не вдається. Тому кількість рукавів (при довжині кожного рукава 20 м) на відрізку L визначають з 20% запасом, тобто n=1,2× L/20.
Основні формули для розрахунку основних схем насосно-рукавних систем зведені в таблицю.
В таблиці під літерою а) розглядаються насосно-рукавні системи які мають рукавні лінії з однаковими характеритсиками, а під літерою б) - рукавні лінії з різними характеристиками. У таблиці прийняті умовні позначення:
Нн - напір насоса, м;
Нв - вільний напір перед стволом, м;
Нрозг - напір на розгалуженні, м;
Qн - подача насоса, л/с;
Qм - витрати води магістральної лінії, л/с;
qр - витрати води робочої лінії, л/с;
nр - кількість рукавів в одній робочій рукавній лінії;
nм - кількість рукавів в магістральній рукавній лінії;
Sр - опір одного рукава;
Sм - опір одного рукава магістральної лінії;
Sн - опір насадка ствола;
z - висота підйому ствола;
L - довжина рукавної лінії, м.
| « 3.1 Схеми насосно-рукавних систем | Розрахунок насосно-рукавних систем за допомогою таблиць » |