Для этого канализацию нужно как минимум прочистить. Люди старой закалки, привыкшие к быстрому принятию решений, сразу же звонят в ЖЭК, аварийку, знакомому слесарю-сантехнику или пытаются прочистить канализацию сами. Представители нынешнего поколения, с молоком матери всосавшие иллюзию о безграничной мудрости интернета, сначала вбивают свой вопрос в поисковую строку и только после этого звонят в ЖЭК, аварийку, знакомому сантехнику или пытаются прочистить канализацию сами. Но и те и другие, избавившись от проблемы, достаточно быстро о ней забывают.
До тех пор, пока канализация не забьется снова. И тогда человек, увидевший в этих двух событиях тенденцию, с большой долей вероятности может предсказать следующее засорение канализации без обращений к дельфийскому оракулу, астрологам, Нострадамусу и прочим хиромантам. А чтобы изменить ход истории и предотвратить извержение сточных вод из своего унитаза в будущем, человек пытается разобраться, как именно устроена канализация, из-за чего возникают проблемы с ее работой и что нужно сделать, чтобы таких проблем избежать. А еще этим вопросом часто задаются люди, которые самостоятельно прокладывают канализацию и хотят ознакомиться с проблемами работы канализации только мысленно, не прибегая к практическому методу познания мира. Не думаю, что данная статья сильно поможет таким людям, но хотя бы общее представление о принципе работы канализации из нее извлечь можно.
Сейчас тема канализации считается не то чтобы не важной, но как бы низкой, относящейся чуть ли не к разряду порнографии и потому на мой взгляд является не раскрытой. Современные поэты и писатели, владеющие богатым арсеналом литературных приемов, этой темы почти не касаются (потоки фекалий, мочи, слизистых выделений, гноя и прочих испражнений, но особенно запах и осязание всего этого, редко кого настраивают на высокий поэтический лад), а от представителей естественных наук ждать простого и наглядного объяснения по умолчанию трудно.
А между тем тема канализации интересовала человека с древнейших времен, а если быть более точным, то с тех пор, как человек стал человеком, т.е. в отличие от многих других животных перестал спокойно и с пониманием относиться к каловым массам, моче, гнойным выделениям, сперме, вагинальным секрециям и прочим продуктам своей и чужой жизнедеятельности. Причем тема эта была настолько важной, а первые сантехники настолько великими, что их имена мы помним и чтим до сих пор. Например, Геракл, сын верховного бога Зевса совершил множество недоступных простому смертному подвигов, в частности за один день очистил Авгиевы конюшни от навоза, изменив русла рек. Примечательно, что уговоренной оплаты за свой пятый подвиг Геракл так и не получил, дело дошло до суда, затем была и война, все кончилось убиением Авгия и учреждением Олимпийских игр (вот и спорь после этого с сантехниками).
В Ветхом Завете также имеется множество указаний, касающихся санитарных норм, причем настолько важных, что большинство из них господь лично надиктовал Моисею на горе Синай, пока народ иудейский, переминаясь с ноги на ногу, стоял у подножия горы в ожидании своего косноязычного пророка. Например: "Место должно быть у тебя вне стана, куда бы тебе выходить; кроме оружия твоего должна быть у тебя лопатка; и когда будешь садиться вне стана, выкопай ею яму и опять зарой ею испражнение твое; ибо Господь Бог твой ходит среди стана твоего, чтобы избавлять тебя и предавать врагов твоих в руки твои, а посему стан твой должен быть свят, чтобы Он не увидел у тебя чего срамного и не отступил от тебя" (Второзаконие.23:12-14), или "за это Я наведу беды на дом Иеровоамов и истреблю у Иеровоама каждого, мочащегося к стене, заключенного и оставшегося в Израиле, и вымету дом Иеровоамов, как выметают сор, дочиста; кто умрет у Иеровоама в городе, того съедят псы, а кто умрет на поле, того склюют птицы небесные; так Господь сказал" (3 Книга Царств.14:10-11). Должен отметить, что в данном случае господь собрался карать мочащихся к стене не за сам акт испражнения в неположенном месте, а просто подразумевал под этим истребление всех мужских особей, а вот за что, мы здесь обсуждать не будем, вопросы веры - вещь тонкая.
Сейчас наказания за нарушение санитарно-гигиенических норм не столь жестки, а от бесчисленных войн соседей из-за плохо работающей канализации трудно ожидать зарождения нового вида олимпийских игр, но тема устройства и правильной работы канализации по-прежнему остается актуальной. Так что же такое канализация?
Канализация - это сеть инженерных сооружений, предназначенных для отведения и переработки продуктов человеческой жизнедеятельности, дождевых стоков и промышленных отходов. В жилищном строительстве как правило используются сети безнапорной канализации
Их мы и рассмотрим:
С тех пор, как были созданы древнегреческие мифы, Тора, и прочие священные тексты, понятия о том, какой должна быть канализация, изменились мало. Вот только свободной земли, на которой можно во всю орудовать лопаткой, все меньше, да и естественные водоемы с растущими объемами отходов человеческой жизнедеятельности уже не справляются. Поэтому человек создал искусственные реки, которые текут в искусственных руслах - трубах, дюкерах и др., проложенных под землей, до искусственных очистных сооружений. А чтобы уменьшить расходы на обслуживание канализации, канализационные сети рассчитываются так, чтобы реки текли сами. Оказывается, есть на Земле сила, способная заменить Геракла.
Движение идеальной жидкости.
Сточные воды со всем содержимым перемещаются по канализационным трубам под действием силы тяжести
а если более точно, то под действием вертикальной составляющей силы тяжести. Именно для этого горизонтально проложенным канализационным трубам и нужен уклон. И если в вертикальных канализационных стояках сточные воды перемещаются с ускорением, условно равным ускорению свободного падения g = 9.81 м/с2, что в итоге и позволяет определить скорость движения сточных вод на любом участке трубы стояка, то в канализационных отводах (на горизонтальных участках) ускорение движения намного меньше и зависит от уклона. Если вы думаете, что учили в школе геометрию только для того, чтобы сдать экзамен и получить за то от родителей новый мобильный телефон, то вы глубоко ошибаетесь, потому что именно знание геометрии позволяет определить эту самую вертикальную составляющую ускорения. При уклоне 2 см на 1 м значение вертикальной составляющей силы тяжести будет составлять ~ 0.02 и тогда ускорение движения сточных вод будет составлять ~ 0.1962 м/с2 (здесь и далее даются приближенные значения вертикальной составляющей ускорения свободного падения). Соответственно при уклоне 1 см/м вертикальная составляющая ускорения свободного падения составит ~ 0.0981 м/с2, а при уклоне 3 см/м - 0.2943 м/с2.
А еще мы изучали в школе такие понятия, как площадь геометрической фигуры, траектория движения, сила инерции, центробежное ускорение и много чего другого. В этом тоже была большая польза.
Движение с ускорением означает, что скорость движущегося тела в разных точках траектории движения разная. Многие люди наблюдают это каждый день, например, когда моют руки:
Фотография 1. Наглядное изменение скорости водного потока.
Если внимательно посмотреть на фотографию 1 (и при этом не обсуждать профессиональные качества фотографа), то можно увидеть много чего. Например то, что диаметр струи, максимальный у излива, уменьшается по ходу струи. Причем это изменение диаметра струи и отражает изменение скорости потока.
Некоторый объем воды за определенное время вытекает из излива. Это называется расходом воды q и как правило измеряется в литрах в секунду, но расход воды можно измерять в чем угодно, например в см3/с. Так расход q = 1 л/с условно равен q = 1000 см3/с.
Любая водопроводная, канализационная или другая труба имеет некоторую пропускную способность. Чтобы определить эту пропускную способность, нужно для начала знать площадь поперечного сечения трубы. Определить площадь несложно, если известен внутренний диаметр трубы. Площадь может измеряться в см2. И если мы умножим площадь поперечного сечения трубы на скорость потока, то как раз и получим пропускную способность трубы.
Например, при внутреннем диаметре трубы 3/8 дюйма, что при переводе в метрическую систему означает примерно 10 мм или 1 см, площадь сечения составит:
ω = пd2/4 = 3.14·12/4 = 0.785 см2.
Примечание: площадь может обозначаться как угодно, чаще всего для этого используются литеры F, S, A, однако при гидравлических расчетах принято использовать литеру ω.
Тогда при скорости потока 1 м/с или 100 см/с пропускная способность трубы составит:
q = ωv = 0.785·100 = 78.5 см3/с или 0.0785 л/с
Соответственно увеличение скорости потока в два раза в результате действия ускорения приведет к увеличению пропускной способности трубы в 2 раза. При этом для прохождения того же объема жидкости потребуется в два раза меньшая площадь сечения, а требуемый диаметр трубы при этом составит:
d = √(4ω/п) = √(4·0.3927/3.14) = 0.707 см
Подобное изменение диаметра мы и наблюдаем на фотографии 1. Рассматривая далее фотографию 1, мы видим, что почти сразу поток воды становится неоднородным, т.е. частицы воды начинают двигаться с разной скоростью, что влияет на диаметр струи, при этом чем больше скорость потока тем более близкими к шарообразной форме становятся скопления воды. Таким образом мы наблюдаем два вида движения жидкости, сначала ламинарное - спокойное, переходящее в турбулентное - неравномерное.
Примечание: на изливе можно также увидеть аэратор - специальную конструкцию, сразу превращающую ламинарный поток в турбулентный. При этом чем больше напор, тем больше будет скорость истечения воды и тем меньше будут скопления воды, что позволяет немного рассеивать силу гидроудара (о нем речь ниже).
Так как канализационные трубы по завету господа нашего надежно прячутся в землю и даже в квартирах зашиваются так, чтобы ничего не напоминало о их существовании, а Гераклов, желающих чистить эти трубы, с каждым днем становится все меньше, то можно сделать вполне логичный вывод: хорошая канализация должна очищаться сама. И это действительно происходит при турбулентном течении сточных вод в трубах, т.е. когда скорость потока не позволяет твердым тяжелым частицам, содержащимся в воде, оседать на дно труб. И если песок или другие химически инертные частицы можно удалить со дна трубы, используя различные методы прочистки, то химически активные соединения, которых в современных сточных водах все больше, оседая на дно трубы, образуют со временем достаточно прочный нарост, тем самым не только уменьшают эффективный диаметр отверстия, но и создают дополнительные препятствия на пути движения жидкости и потому увеличивают риск засорения трубы.
Ныне действующими строительными нормами, а именно СНиП 2.04.01-85 (2000) "Внутренний водопровод и канализация зданий" рекомендуется принимать минимальное значение скорости, необходимой для самоочищения канализации vmin ≥ 0.7 м/с. При этом заполнение трубы должно быть не менее 0.3d. Такие требования основаны на результатах многочисленных опытов и экспериментов. Американцы подходят к этой проблеме несколько по другому, допуская минимальную скорость 0.6 м/с в среднем, но при этом 1-2 раза в сутки стоки должны достигать скорости 0.75-1.05 м/с. Конечно же минимальная скорость движения потока, необходимая для самоочищения, зависит не только от скорости потока, но и от процентного содержания взвешенных частиц и от шероховатости стенок трубы и даже от изменений скорости потока, которые возникают в местах изменения траектории движения или в местах изменения диаметра трубы.
На фотографии 1 можно также увидеть, как водяные шарики, после столкновения с дном ванны расплываются во все стороны, образуя круговую волну, да еще и с брызгами. Это явление называется гидравлическим ударом. А
происходит гидравлический удар от того, что на пути воды появляется препятствие
Вода как и любое другое тело, обладающее инерцией, препятствий не любит, тем более таких явных, расположенных перпендикулярно траектории движения. Такие препятствия приводят к резкому уменьшению скорости, а значит и резкому повышению давления на препятствие. Наиболее наглядно гидравлический удар характеризует импульс - количество движения
Импульс - это инерционная масса, умноженная на скорость движения
Т.е. чем больше скорость движения жидкости тем сильнее будет гидравлический удар при столкновении с препятствием. Чтобы уменьшить влияние гидравлического удара, на водопроводах большого диаметра устанавливают специальные задвижки, позволяющие постепенно уменьшать диаметр проходного отверстия, за счет этого постепенно снижается скорость основного потока жидкости и к моменту, когда задвижка закрыта полностью, гидравлический удар уже минимальный.
Благодаря основным формулам кинематики мы можем приблизительно определить скорость воды в точке дна ванны. Высота струи от излива до дна ванны составляет около 80 см. Для упрощенного расчета можно принять начальную скорость движения воды равной нулю vo = 0, тогда время, за которое вода проходит расстояние 80 см (0.8 м), составит:
t = √(2s/g) = √(2·0.8/9.81) = 0.404 с
при этом скорость потока составит:
v = аt = 9.810.247 = 3.96 м/с
Максимальная скорость потока СНиПом не регламентируется, однако считается, что она не должна превышать vmax≤ 4 м/с. При такой и меньших скоростях влияние гидравлического удара считается не критичным, впрочем, максимальная скорость потока более точно определяется разрушающими нагрузками на материал, из которого изготовлена труба.
А теперь представьте, что происходит с водой и содержащимися в ней массами, падающей по стояку с 10 этажа, т.е. с высоты около 30 м в точку перехода из вертикального в горизонтальное положение. Конечно же скорость сточных вод в момент столкновения с препятствием будет меньше (почему рассматривается отдельно), но все равно если переход из вертикального в горизонтальное положение будет резким, то удар может быть ощутимым, а для пластиковых труб и фатальным. Да и засорение канализации на участках резкого изменения траектории - вещь не редкая.
Согласно СП 40-107-2003 "Проектирование, монтаж и эксплуатация систем внутренней канализации из полипропиленовых труб" п. 4.16:
"При переходе стояка в горизонтальный трубопровод запрещается применять отвод 90° (87,5°). Нижний отвод стояка следует монтировать не менее чем из двух отводов по 45° или трех отводов по 30° или из четырех отводов по 22,5°. В необходимых случаях возможно применение отводов 45° + 30°, или 45° + 22,5°, или 45° + 2x22,5°."
Для канализации из чугунных труб таких четких указаний нет, однако законы гидравлики одинаковы и для чугунных и для пластиковых и для любых других труб.
Что же дает такой относительно постепенный переход? Для ответа на этот вопрос придется немного вспомнить особенности движения тела по криволинейной траектории. Так движение по прямолинейной траектории является частным случаем криволинейного движения. Например, тело, вращающееся вокруг некоторой точки, совершает круговое движение. И даже если тело движется с постоянной скоростью, на него все равно действует сила, на этот раз центробежная (центростремительная), а раз есть сила есть и ускорение - an. Возникает это ускорение все из-за той же инерции, которая желает двигать тело прямолинейно и чем меньше радиус траектории движения, тем больше значение центробежного ускорения (an = v2/R). В нашем случае центробежная сила в момент изменения траектории совпадает по направлению с силой тяжести. В итоге при очень малых радиусах скорость тела падает значительно, а если радиус стремится к нулю, то и скорость движения тела стремится к нулю. А если радиус траектории стремится к бесконечности, то значение центробежного ускорения стремится к нулю, и таким образом криволинейное движение превращается в рассматривавшееся нами прямолинейное.
Например, даже прямой отвод чугунной канализации имеет некий радиус перехода из вертикали в горизонталь, зависящий от диаметра труб. Но для внутреннего диаметра 100 мм этот радиус не может быть более 10 см, а если учесть что часть воды все равно соударяется с перпендикулярным препятствием, то условный радус траектории движения составит не более 3-4 см. Использование двух косых отводов увеличивает условный радиус перехода до 30-35 см.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что идеальная канализация должна выглядеть приблизительно так, как показано на рисунке 1. а):
Рисунок 1. а) идеальная канализация в разрезе б) канализация, более близкая к реальной
то есть трубы канализации должны иметь изменяющийся по длине диаметр, соответствующий скорости жидкости, а трасса труб быть как можно более плавной, при этом чем больше радиус траектории, тем лучше (впрочем радиус может также изменяться от малого к большому по мере увеличения скорости потока). Однако не нужно быть Эйнштейном, чтобы понять, что в реальных условиях сделать такую канализацию от сантехприбора до очистного сооружения практически не реально. Во-первых, никто (во всяком случае пока) не будет менять дизайн и вместо привычных параллелепипедов, ныне именуемых домами, возводить геометрически сложные конструкции в угоду канализационным трубам. Да и вообще, человек не любит приспосабливать свои потребности под существующие условия и требования, а наоборот, хочет приспосабливать существующие условия под свои потребности. Во-вторых, литье труб с изменяющимся диаметром - сама по себе не простая задача, а еще каждая такая труба будет уникальной, выполняемой по индивидуальному расчету, а значит цена такой канализации будет нецелесообразно большой и выполняться такая канализация будет очень-очень долго. А еще такая канализация будет идеальной только для одного сантехприбора, а таковых сейчас даже в небольшом дачном домике может быть до 5-8. Это означает, что подключение сантехприборов следует рассматривать уже в трехмерной проекции, при этом точно знать расход воды от сантехприборов каждую секунду. А так как мы пользуемся сантехприборами не постоянно и с разной степенью интенсивности, то идеальная канализация должна иметь еще и диаметр, изменяющийся во времени в зависимости от расхода воды.
Не смотря на то, что выполнить эти условия в современных реалиях практически невозможно, стремиться к идеалу все-таки нужно. Например, проектировать канализацию нужно так, чтобы на трассе было как можно меньше ненужных поворотов (для горизонтальных участков) или отступов (для стояков). Одним из примеров такого стремления к идеалу является трасса канализации показанная на рисунке 1. б).
Движение сточных вод по канализационным трубам
Мы живем в мире, подвергающемся все большей унификации. Сети внутренней, а иногда и наружной канализации собираются из фасонных частей и готовых труб, имеющих определенные диаметры, а если диаметр труб по длине неодинаковый, то это скорее брак, чем тонкий расчет. Кроме того в канализационных трубах всегда присутствует воздух, неучтенный нами при рассмотрении движения идеальной жидкости. А еще на движение жидкости влияет сила трения, разная для труб из различных материалов и некоторые другие факторы. Все эти факторы в той или иной степени учитываются при расчете канализационных сетей, мы же продолжим рассмотрение процесса движения жидкости, теперь уже с учетом перечисленных факторов.
1. В канализации, куда попадает множество разнообразнейшего биологического материала, происходят сложнейшие химические процессы и вообще существует жизнь. В результате
в канализационных трубах кроме обычного воздуха всегда присутствуют различные газы, причем попадание этих газов в жилище крайне не желательно
И не только по соображениям человеческой эстетики (канализационные газы имеют крайне неприятные запахи, напоминающие о процессах испражнения), но и по гигиеническим и даже противопожарным нормам. Дело в том, что некоторые газы образующиеся в канализационных сетях, по своему химическому составу мало чем отличаются от газов, добываемых из Земли, да и почему они должны отличаться, если генезис их сходен? В некоторых странах канализационный газ (биогаз) использовался для приготовления пищи с позапрошлого столетия, а сейчас ведутся серьезные разработки по использованию сточных вод для добычи биогаза. Но у нас страна богатая, газа много, настолько много, что с газом, а точнее с попаданием газа в жилище ведется борьба по вышеуказанным причинам.
Для того, чтобы биогаз не попадал в жилище, придуман гидрозатвор
Кто именно изобрел гидрозатвор, история умалчивает, но это несомненно одно из величайших изобретений человечества. Теперь все сантехприборы подключаются к канализационной сети только с использованием гидрозатвора. Наиболее наглядно представить суть гидрозатвора можно на примере коленчатого сифона:
Рисунок 2. Гидрозатвор, образованный конструкцией коленчатого сифона.
Как видим
гидрозатвор - это водяная пробка между сообщающимися сосудами
Когда давление в жилище Р1 приблизительно равно давлению в стояке Р2, вода в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. А почему высота гидрозатвора должна быть не менее некоторой определенной величины h мы скоро узнаем.
2. Ускорение свободного падения всегда больше, чем ускорение движения реальной жидкости, перемещающейся в трубе
Реальной жидкости, даже не содержащей твердых частиц, при движении по трубам приходится дополнительно преодолевать сопротивление воздуха, находящегося в трубе, а если жидкость заполняет трубу полностью, то не просто преодолевать сопротивление, но и выдавливать воздух из трубы. Кроме того существует трение жидкости о стенки трубопроводов и чем больше на стенках труб неровностей, шероховатостей и прочих дефектов, отдаляющих поперечные сечения труб от идеальной круглой формы, тем больше влияние силы трения. А еще сила трения зависит от содержания и размеров твердых частиц (каловых масс и не только) в сточных водах.
Так как диаметр канализационных стояков обычно постоянный по всей длине, то сточные воды, попадая из сантехприбора в стояк, при небольшой скорости, большом объеме и в зависимости от траектории, (чаще всего при подключении к стояку отвода такого диаметра как и стояк, да еще и под углом 87.5о) могут заполнить всю площадь поперечного сечения трубы. Далее с увеличением скорости потока площадь сечения потока при постоянном объеме уменьшается, между тем площадь сечения стояка остается неизменной. Это приводит к тому, что вода движется вниз как правило по стенкам трубы, причем не всегда по прямолинейной траектории, а иногда под действием кориолисового ускорения закручиваясь по спирали. А, условно говоря, разница между площадью сечения потока и площадью стояка заполнена воздухом, присутствовавшим в трубе:
Рисунок 3. Динамика движения сточных вод, поступающих из горизонтального отвода в вертикальный стояк.
Пока вода заполняет все сечение трубы, на первом этапе - до расформирования потока, она движется как поршень в насосе, сжимая находящийся под водой воздух. Чем больше расход воды, тем больше будет высота водяной пробки, следовательно, тем больше будет давление, оказываемое водой на воздух в стояке ниже заполненного сечения. Сжимаемый воздух будет искать выход и такой выход - канализационные трубы нижележащих этажей, а в связи с тем что процесс изменения давления неравномерный по высоте стояка, то больше всего воздуха нагнетается в канализационные трубы этажа, находящегося под тем, где произошел большой выброс воды. Иногда перепад давлений настолько большой, что вода из гидрозатворов нижележащего этажа выдавливается в мойку или ванну.
После того как сброс воды закончен, вода, полностью попав в стояк, будет еще некоторое время двигаться как поршень, на этот раз понижая давление в вышележащих трубах до тех пор, пока поток не перестанет быть сплошным. Частично понижение давления в стояке выше течения воды компенсируется за счет фановой вентиляции, но опять же процесс этот инерционный и неравномерный. Например, если быстро выливать воду из ведра в унитаз, подключенный под углом 90о к стояку диаметром 100 мм, то можно увидеть уже после того, как вся вода вылита или даже раньше, как из гидрозатвора унитаза резко вымывается вода в момент понижения давления. А после того, как поток перестает быть сплошным, воздух, до этого сжатый в нижней части стояка, устремляется вверх в зону разрежения. Таким образом восстанавливается давление в верхней части стояка (например в гидрозатворе упомянутого унитаза), при этом из гидрозатворов нижележащего этажа вода может сильно вымываться, так как движение воды происходит не только за счет изменяющегося давления, но и за счет инерции, которую вода набирает во время движения.
Официально считается, что вода, стекая по стенкам стояка увлекает за собой воздух, даже если вся площадь сечения не заполнялась водой. Эта особенность называется эжектирующей способностью жидкости. Так вода, стекающая по стояку, увлекает за собой не только воздух из основной трубы, но также и воздух из отводов, расположенных ниже рассматриваемого. Причем чем больше скорость, тем больше эжектирующая способность. Но мне приведенное выше объяснение кажется более правдоподобным. Тем не менее расчет пропускной способности невентилируемых стояков подразуемевает в частности определение объема эжектируемого водой воздуха, при этом выходит, что каждый литр воды увлекает за собой до 10 литров воздуха, а то и больше. Впрочем, такие расчеты выполняются по эмпирическим формулам, а результаты таких расчетов хорошо соотносятся с результатами экспериментов, поэтому будем считать официальную точку зрения правильной.
А теперь вернемся к рисунку 2. Уменьшение давления в стояке над рассматриваемым отводом приводит к тому, что часть воды из гидрозатвора выдавливается более высоким давлением в трубе над гидрозатвором. После того, как давление в трубах восстанавливается, уровень воды в гидрозатворе выравнивается, но при этом часть воды безвозвратно уходит в канализацию и высота гидрозатвора становится меньше. Тем не менее при следующем таком же перепаде давления из гидрозатвора уже ничего не выплеснется.
Как правило перепад воздушного давления в трубах при наличии фановой вентиляции - при правильном расчете канализации - не превышает 45 мм водного столба (вод.ст., напомню 1 атмосфера ≈ 10.3 м вод.ст.) а это означает, что при этом может выплеснуться воды из гидрозатвора до 45 мм по высоте. А так как вода из гидрозатвора может не только выплескиваться, но и испаряться (особенно интенсивно в жаркое время года) до 1 мм высоты гидрозатвора в сутки, то отечественные сифоны и прочие сантехприборы (например, унитазы) имели такую конструкцию, чтобы обеспечить высоту гидрозатвора не менее 50 мм. При этом выпускались и сантехприборы с высотой гидрозатвора 60 и 70 мм. Так гидрозатвор высотой 70 мм выдерживает перепад давления до 80-85 мм вод. ст. Сейчас на отечественном рынке представлено множество импортных сантехприборов, при покупке которых следует смотреть не только на внешний вид, но и на высоту гидрозатвора.
Когда перепад давлений в трубах больше допустимого, то может произойти срыв гидрозатвора. Тем не менее при небольшой высоте стояков или ограниченном количестве сточных вод использование невентилируемых стояков вполне допустимо, более подробно эта тема рассматривается в статье "Расчет внутренней канализации"
3. Пропускная способность стояков ограничивается не только площадью поперечного сечения, но также высотой стояка
Сточные воды, двигаясь по стояку, не могут увеличивать скорость своего движения до бесконечности, особенно если вода заполняет все сечение трубы и приходится не просто падать, а заодно и работать поршнем. Кроме того при увеличении скорости потока увеличивается сопротивление воздуха и трение о стенки трубы. В результате скорость движения жидкости достигает некоторого максимального значения (около 4 м/с) и больше увеличиваться не может, происходит это на высоте приблизительно равной 90 диаметрам стояка. Это позволяет использовать канализационные сети в зданиях большой высоты.
4. Пропускная способность стояка также зависит от угла подсоединения канализационного отвода к стояку
На рисунках 2 и 3 показаны отводы, подсоединенные к стояку под углом 87.5о, как мы уже видели на примере движения идеальной жидкости, такое подключение самое неблагоприятное. Подключение отводов под углом 60о увеличивает пропускную способность стояка в 1.3 раза, а под углом 45о - в 1.7 раза при прочих равных условиях.
5. Пропускная способность горизонтальных участков канализации зависит не только от уклона и начальной скорости движения, но и от высоты заполнения трубы, коэффициента шероховатости стенок трубы, вязкости воды, количества твердых частиц и некоторых других факторов
Как правило горизонтальные участки рассчитвываются на равномерное движение сточных вод, т.е. с постоянной скоростью. А уклон горизонтальным участкам нужен для преодоления силы трения и сопротивления воздуха. Чем меньше диаметр трубы, тем больший требуется уклон для преодоления указанных сил.
Все это делает гидравлический расчет канализации достаточно сложным с теоретической точки зрения, поэтому для расчетов канализационных сетей как правило используются эмпирические формулы, выведенные на основе многочисленных опытов. Причем для упрощения расчетов обычно пользуются даже не этими формулами, а готовыми таблицами или номограммами, составленными на основе эмпирических формул. Примеры использования таких формул и таблиц изложены отдельно.
Это, конечно далеко не все, что можно рассказать о великом и неповторимом чуде канализации, но для первого раза, я думаю, будет достаточно. |
