Plastics_4_2016

w w w . p l a s t i c s . r u 44 ИЗДЕЛИЯ И ПОЛУФАБРИКАТЫ П Л А С Т И К С № 4 ( 1 5 5 ) 2 0 1 6 Продолжение. Начало в №1-2 (153) и 3 (154), 2016 Затраты на прокачку воды Для доставки воды потребителям в пода- вляющем большинстве случаев насосы во- донапорных станций должны прокачивать необходимый объем воды с определенной скоростью через всю водопроводную сеть. При движении потока воды происходит трение жидкости о внутренние стенки тру- бопровода. Величина этого трения и, как следствие, потери энергии обусловлены скоростью потока, внутренним диаметром и шероховатостями стенок трубы. Потери на трение нелинейно зависят от этих показате- лей, поэтому существуют некие эмпириче- ски определенные оптимальные параметры гидродинамического режима для каждого материала и диаметра. С ростом скорости потока жидкости в трубе дополнительный напор и, как след- ствие, затраты на электроэнергию для пи- тания насосов сильно возрастают. Увели- чивается и давление в сети, что повышает аварийность и снижает срок службы трубо- провода. Поэтому именно экономический принцип лежит в основе выбора нужного размера и типа трубы для удовлетворения текущих и перспективных потребностей в водоснабжении. Трубы большого диаметра выгоднее использовать, потому что они дают меньшие затраты энергии на прокач- ку, особенно на длительных сроках службы. С другой стороны, с ростом диаметра растет стоимость материалов и прокладки. Мини- мум суммы этих двух разнонаправленных вкладов определяет наиболее выгодный ди- аметр при данных условиях эксплуатации. Помимо этого нужно учитывать и другие ограничения. Слишком низкая скорость потока приводит к накоплению осадка, что характерно для плохо очищенной воды и больших диаметров, особенно при отрица- тельных уклонах. Высокая скорость, наобо- рот, может приводить к абразивному износу стенок и высоким затратам электроэнергии. Поэтому для сетей водоснабжения, как пра- вило, наиболее эффективная скорость по- тока лежит в диапазоне 0,7-1,5 м/с. В трубо- проводах малых диаметров она меньше, в то время как для широких магистральных сетей допустимы большие скорости. В нашей рас- четной модели мы приняли скорость пото- ка 1 м/с для трубопроводов всех диаметров из всех материалов. Хотя это и увеличило долю энергопотерь для труб малого диаме- тра, такой подход демонстрирует важность правильного выбора условий эксплуатации водопроводных сетей, особенно при срав- нении эффективности разных материалов. При выбранных условиях затраты на электроэнергию за 50 лет составили величи- ну, сравнимую со стоимостью материалов и прокладки для малых диаметров, в то время как для больших размеров труб эта величина уже не столь существенна. Вместе с тем зоной неопределенности здесь является эволюция гидродинамического режима за весь период жизненногоцикла трубопроводов.Например, если водопроводная сеть спроектирована без учета возможного роста водопотребления, то даже незначительное увеличение потребно- сти в воде резко повысит энергопотребление, сделает транспортировку невыгодной и по- требует капитальных вложений в увеличение пропускной способности сети. В использо- ванной модели мы предполагали, что расход воды, проходящий через рассматриваемые нами участки трубопроводов, постоянен на протяжении всего жизненного цикла. В аспекте энергозатрат на преодоление внутреннего трения выбор материала, из ко- торого изготовлен трубопровод, оказывает- ся очень важен. Стальные и чугунные трубы имеют большую шероховатость внутренних Мы продолжаем разговор, начатый в предыдущих выпуcках журнала «Пластикс», и знакомим вас с выдержками из масштабного исследования, осуществленного информационно- аналитическим центром RUPEC. В апрельском номере публикуется анализ структуры затрат на прокачку воды и устранение возникших аварий, а также окончательная оценка полной стоимости жизненного цикла (whole-life coast — WLC) трубопроводных систем в ЖКХ Андрей КОСТИН, руководитель информационно- аналитического центра RUPEC Полимерные трубы в городском ЖКХ