Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей

Анализ основанных способов определения расчетных секундных расходов воды. Знакомство с особенностями проведения расчета системы водоснабжения населенного пункта и железнодорожной станции. Рассмотрение проблем деления расчетных суточных расходов воды.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 05.06.2014
Размер файла 943,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

"Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей"

1. Исходные данные

1.1 Описание расчетной схемы водоснабжения

Необходимо произвести расчет системы водоснабжения населенного пункта и железнодорожной станции.

Водоснабжение железнодорожного поселка осуществляется подземными водами.

Вода из водосборной галереи 1 поступает в приемный резервуар 2 и оттуда к насосной станции 3 по напорному водоводу подается в водонапорную башню 4, из которой потом поступает в кольцевую водопроводную сеть 4-5-6-7-8-9, снабжающую водой населенный пункт и следующие промышленные и хозяйственные водопотребители:

Рисунок 1. Схема водоснабжения:

1 - Источник водоснабжения

2 - Приемный резервуар

3 - Насосная станция

4 - Водонапорная башня

5 - Станционное здание и краны для заправки пассажирских вагонов

6 - Локомотивное депо

7 - Промышленное предприятие №1

8 - Промышленное предприятие №2

9 - Промышленное предприятие №3

Расход воды на хозяйственно - питьевые нужды и полив улиц и зеленых насаждений равномерно распределен вдоль оси разводящей сети.

1.2 Исходные данные для расчета

1. Расчетное число жителей в поселке -22170 чел.

2. Этажность застройки - 10 этажей.

3. Здания населенного пункта оборудованы внутренним водопроводом и канализацией без ванн.

4. На станции ежедневно заполняется водой -317 вагонов.

5. Максимальные суточные расходы воды:

промышленными предприятиями:

№1 - 3217, м3/сут

№2 - 3717, м3/сут

№3 - 4217, м3/сут

Локомотивное депо - 517, м3/сут

6. Длина участков труб:

3-4 - 4217м

4-5 - 1017 м

5-6 - 1317 м

6-7 - 817 м

7-8 - 1317 м

8-9 - 1317 м

4-9 - 817 м

4-7 - 1317 м

7. Отметки земли:

-Насосной станции (точка 4) - 264 м

-В точке 5 - 282 м

-В точке 8 - 274 м

-В точке 6 - 278 м

8. Отметки воды в приемном резервуаре - 258 м.

2.Деление расчетных суточных расходов воды

Основным водопотребителем в поселках и городах являются население, которое расходует воду на хозяйственные и питьевые нужды. Количество воды для этих нужд зависит от степени санитарно-технического оборудования жилых домов, развития сети предприятий общественного обслуживания и общего благоустройства города.

Определение суточного расхода воды Qсут:

· Населенный пункт:

Qср=N*q, м3

Qmax =N*q*Kmax, м3

где N= 22170 чел;

Кmax= 1,2; Кmin= 0,8

q= 0,2 м3 /сут

Qср =22170*0,2=4434 м3

Qmax =22170*0,2*1,2=5320,8 м3

Qmin=N*q*Kmin= 22170*0.2*0.8=3547,2 м3

Наибольший расчётный суточный расход является основой для расчета большинства сооружений систем водоснабжения.

· Поливка улиц и зеленых насаждений:

Q=Ni*qпол м3/сут,

где Ni - число жителей в поселке;

qпол- норма воды на полив, приходящаяся на одного жителя;

qпол=0,07 м3/сут;

Q=22170*0,07=1551,9 м3/сут .

· Заправка вагонов:

Q=N*q м3/сут,

где N - количество вагонов;

N=317 шт;

q=1 м3/сут;

Q =317*1=317 м3/сут.

Расчетные суточные расходы воды

Таблица 1

№ п/п

Наименование потребителей

Единицы

измерения

Число

потребителей

Норма водопотребления, м3/сут

Суточный расход, м3/сут

Среднесу точный

В сутки наиб.

Среднесуточный

В сутки наиб.

1

Населенный пункт

чел.

22170

0,2

0,2*1,2=0,23

4434

5320,8

2

Полив улиц и зеленых. Насаждений

чел.

22170

0,07

0,07

1551,9

1551,9

3

Промышленное предприятие №1

пред.

1

3217

3217

3217

3217

4

Промышленное предприятие №2

пред.

1

3717

3717

3717

3717

5

Промышленное предприятие №3

пред.

1

4217

4217

4217

4217

6

Локомотивное депо

пред.

1

517

517

517

517

7

Вокзал

зд.

1

15

15

15

15

8

Заправка вагонов

вагон

317

1

1

317

317

9

Пожаротушение

пожар

2

0,025*3600*3=270

270

540

540

19412,7

Свободный напор для хозяйственно-питьевого водоснабжения определяем по формуле:

Нсв=10+4(n-1) м. вод. ст. (1)

где n - этажность застройки. Нсв=10+4(10-1)=46 м .вод. ст. принимаем Нсв=46 м. вод. ст.

3. Определение расчетных секундных расходов воды

3.1 Расчет для круглосуточно действующих объектов

водоснабжение населенный пункт

Расчетные секундные расходы воды определяют в л/сутки для отдельных категорий водопотребления. При этом нужно учесть, что одни пункты водопотребления работают круглосуточно (поселок, промпредприятия, железнодорожная станция, депо), а другие - неполные сутки (поливка улиц и зеленых насаждений, заправка вагонов на станции).

Секундный расход круглосуточно работающих объектов водопотребления определяем по формуле:

qсекчас*Qmaxсут /86400 м3/с (2)

где: Кчас - коэффициент часовой неравномерности (кчас=1,56),

Qmax - суточный расход в сутки наибольшего водопотребления;

86400 - число секунд в сутках.

- хозяйственно-питьевые нужды:

qсек=1,5*5320,8/86400=0,096 м3

- промышленное предприятие №1:

qсек=1,5*3217/86400=0,0558 м3

- промышленное предприятие №2:

qсек=1,5*3717/86400=0,0645м3

- промышленное предприятие №3:

qсек=1,5*4217/86400=0,0732 м3

- локомотивное депо:

qсек=1,5*517/86400=0,0089 м3

- вокзал:

qсек=1,5*15/86400=0,00026 м3

3.2 Расчет для периодически действующих объектов

Расчетные секундные расходы для периодически действующих объектов определяются по формуле:

qсек=Qmaxсут /(3600*Тпотр ), м3/ с (3)

где: Тпотр - период работы объекта в часах.

3600 - количество секунд в часе.

- поливка улиц и зеленых насаждений:

Тпотр=8 часов

qсек=1551,9/(3600*8)=0,0538 м3

- Заправка вагонов:

Тпотр=nпоездов*tпоезда,

где: nпоездов - количество поездов;

nпоездов=Nвагонов/15=317/15=21;

tпоезда - время заправки одного поезда(0,5 ч);

Тпотр=21*0,5=10 час.

qсек=317/(3600*10)=0,00881 м3

4. Подготовка магистральной разводящей сети к гидравлическому расчету

Подготовка магистральной разводящей сети к гидравлическому расчету заключается в составлении расчетной схемы подачи воды сетью и предварительном распределении потоков воды по ее разводящим линиям. В кольцевых сетях заданные отборы воды могут быть обеспечены при неограниченном числе вариантов распределения воды по участкам сети.

4.1 Определение путевых расходов

Расход, приходящийся на 1 погонный метр разводящей сети, называют удельным расходом:

qуд= (qсекхпн + qсекпоп)/ L; м3/сек

где: qсекхпн и qсекпоп - суммарный секундный расход соответственно на хозяйственно-питьевые нужды и полив улиц;

L - суммарная длина линий, отдающих воду, м;

qуд= (0,096 +0,0538)/7619 =0,0000196 м3/ сек

Расход воды, отдаваемый каждым участком qпут, определяется по формуле:

qпут(i)=qуд*li м3/сут

где: li - длина каждого участка разводящей сети

Таблица 2. Путевые расходы разводящей сети

№ участка

Длина участка li , м

Удельный расход qуд, м3

Путевой расход qпут(i); м3

4-5

1017

0,0000196

0,0199332

5-6

1317

0,0258132

6-7

817

0,0160132

7-8

1017

0,0199332

8-9

1317

0,0258132

4-9

817

0,0160132

4-7

1317

0,0258132

0,1493324

4.2 Определение узловых расходов

Узловой расход определяется по формуле:

qузл=0,5qпут(i)+qсоср м3/сут

где: qсоср - сосредоточенный расход потребителя, присоединенного к узлу.

Таблица 3. Узловые расходы разводящей сети

№ узла

Номера прилегающих участков

Суммы путевых расходов на прилег. участках qпут(i), м3

Полусумма путевых расходов 0,5qпут(i), м3

Сосредоточенный расход потребления qсоср, м3

Узловой расход qузл=0,5qпут(i)+qсоср м3

5

4-5

0,0199332

0,0228732

0,0088

0,0316732

5-6

0,0258132

6

5-6

0,0258132

0,0209132

0,0089

0,0298132

6-7

0,0160132

7

6-7

0,0160132

0,0308798

0,0558

0,0866798

7-8

0,0199332

4-7

0,0258132

8

7-8

0,0199332

0,0228732

0,0645

0,0873732

8-9

0,0258132

9

8-9

0,0258132

0,0209132

0,0732

0,0941132

4-9

0,0160132

q6=0,0298132 q7=0,0866798 q8=0,0873732

Рис.

q5=0,0316732 q9=0,0941132

Рисунок 2. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

4.3 Предварительное распределение потоков воды по линиям разводящей сети

Предварительное потокораспределение должно быть произведено так, чтобы оно обеспечивало наиболее рациональные диаметры труб её участков и удовлетворяло требованию надёжности.

На нашей разводящей сети (см.рис.2)в три дальних узла необходимо подать одновременно расход qузл6 + qузл7 + qузл8 по трём магистральным линиям 5-6, 4-7, 9-8.

Расходы по линиям 5-6, 4-7, 9-8 будут равны:

qмаг(5-6, 4-7, 9-8)= (qузл6 + qузл7 + qузл8 )/3 м3/с;

qмаг(5-6, 4-7, 9-8)= (0,0298132+ 0,0866798+0,0873732)/3=0,20386м3/с;

q4-5= q5-6 + qузл5 =0,2038662+ 0,0316732= 0,2355394м3/с;

q4-9= q9-8 + qузл9 =0,2038662+0,0941132= 0,2979794м3/с;

q6-7= q5-6 - qузл6 =0,2038662- 0,0298132= 0,174053м3/с;

q8-7= q9-8 - qузл8 =0,2038662- 0,0873732= 0,116493м3/с.

Рисунок 3. Предварительное распределение потоков воды

4.4 Определение диаметров линий разводящей сети

По предварительно намеченным расходам определяем диаметр участков разводящей сети:

Таблица 4

№ участка

Магистральный расход qмаг м3

Условный проход, мм

Длина участка

L,м

Расчетное удельное сопротивление А0 м3

Сопротивление участка

Ai= А0*l

4-5

0,23553

450

1017

0,099

100,683

5-6

0,20386

400

1317

0,185

243,645

6-7

0,17405

400

817

0,185

151,145

4-7

0,20386

400

1317

0,185

243,645

7-8

0,11649

300

1017

0,846

860,382

8-9

0,20386

400

1317

0,185

243,645

9-4

0,29797

500

817

0,057

46,569

5. Гидравлический расчет магистральной разводящей сети

Гидравлический расчёт производится после начального потокораспределения экономически наивыгоднейших диаметров линий сети.

Гидравлический расчёт кольцевой сети ведём по методу Лобачёва В.Г.

5.1 Определение и запись на расчетную схему исходных данных

Рисунок 4. Расчетная схема разводящей сети

5.2 Определение потери напора во всех участках сети

Потери напора на каждом участке сети определяется по формуле :

hi = д Aoi li qi2 ,

где: qi - расход i - го участка сети;

Рi - длина этого же участка сети

Aoi - удельное сопротивление рассматриваемого участка;

д - коэффициент, зависящий от скорости движения воды и материала труб;

принимаем = 1.

5.3 определение поправочного расхода

Д qК= - Д hК / (д У Ai к qi К д-1),

где: Д qК - поправочный расход к-ого кольца;

Д hК - невязка к-ого кольца;

Ai к - сопротивление i - ого участка к-ого кольца;

Ai к qi К д-1 - сумма произведений сопротивлений трубопровода на расход к-ого кольца.

Для квадратической области сопротивления :

Д qК= - Д hК / (2 У (Ai qi ) к );

Расчет продолжаем до тех пор, пока невязка не будет меньше 0,5 м

Все расчеты приводим в таблицу:

Таблица

№ кольца

№ участка

Длина участка, м

Диаметр участка, м

Площадь живого сечения щ, м?

Удельное сопротивление

участка Аоi, с?/м?

Сопротивление участка Аik, с?/м5

Предварительное распределение

Первое исправление

qik, м?/c

Vik, м/с

д

Аik*qik

hik

?q1

qik1

Vik1

д

Аik1*qik1

hik1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

4 - 5

1017

0,45

0,1706

0,099

853,6058

0,235

1,38

1

200,597

47,140

-0,093

0,142

0,83

1

120,879

17,118

5 - 6

1317

0,4

0,1346

0,185

2871,531

0,204

1,52

1

585,792

119,502

0,111

0,82

1

317,619

35,132

6 - 7

817

0,4

0,1346

0,185

151,145

0,174

1,29

1

26,299

4,576

0,081

0,60

1,1

12,184

0,982

4 - 7

1317

0,4

0,1346

0,185

243,645

-0,204

1,52

1

49,704

-10,140

-0,151

-0,355

2,64

1

86,468

-30,687

?

862,392

161,079

537,149

22,544

2

4 - 7

1317

0,4

0,1346

0,185

243,645

0,204

1,52

1

49,704

10,140

0,151

0,355

2,64

1

86,468

30,687

7 - 8

1017

0,3

0,0759

0,846

77251,38

-0,116

1,53

1

8961,160

-1039,495

0,058

-0,058

0,77

1,1

4518,912

-264,339

8 - 9

1317

0,4

0,1346

0,185

243,645

-0,204

1,52

1

49,704

-10,140

-0,146

1,09

1

35,693

-5,229

4 - 9

817

0,5

0,2091

0,057

46,569

-0,298

1,43

1

13,878

-4,136

-0,240

1,15

1

11,200

-2,693

?

9074,445

-1043,630

4652,273

-241,575

Таблица

Второе исправление

Третье исправление

?q2

qik2

Vik2

д

Аik2*qik2

hik2

?q3

qik3

Vik3

д

Аik3*qik3

hik3

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

-0,0255

0,151

0,88

1

128,673

19,396

-0,0064

0,1443

0,85

1

123,188

17,778

0,120

0,89

1

343,838

20,586

0,1133

0,84

1

325,388

18,436

0,090

0,67

1,1

13,564

1,217

0,0833

0,62

1,15

12,593

1,049

-0,0521

-0,372

2,77

1

90,730

-33,787

-0,0161

-0,3885

2,89

1

94,661

-36,777

576,805

7,412

555,829

0,485

0,0521

0,372

2,77

1

90,730

33,787

0,0161

0,3885

2,89

1

94,661

36,777

0,0266

-0,032

0,42

1,17

2462,186

-78,476

0,0097

-0,0222

0,29

1,28

1712,346

-37,956

-0,120

0,89

1

29,206

-3,501

-0,1102

0,82

1

26,841

-2,957

-0,214

1,02

1

9,960

-2,130

-0,2042

0,98

1

9,508

-1,941

2592,083

-50,320

1843,356

-6,076

16

6.Определение высоты водонапорной башни и емкости напорного бака

При определении емкости бака водонапорной башни исходим из следующего:

- расход воды из бака объектами неравномерен и зависит от времени суток, а подача воды насосами в бак равномерна;

- распределение расходов воды по часам принимаем в зависимости от коэффициента часовой неравномерности, установленного СНиП, и характера объекта водоснабжения (населенный пункт, промпредприятие, здание специального назначения и т.п.)

Рис.

Hб = Zдт + Hсв + ?hw - Z б ,

где: Zб - отметка земли насосной станции (точка 4);

Zдт - отметка земли в диктующей точке;

Hсв - свободный напор;

Hсв = 10+4(n-1)=46м

?hw - потери напора до диктующей точки из расчета по модулю.

Для точки 6: Hб =278+30+8,66 - 264-= 52,66=53 м.

Для точки 8: Hб =274+30+14,94 - 264=54,94=55 м.

Принимаем Hб =55 м.

Таблица. Емкость бака (К=1,35)

Часы суток

Водопот,%

Подача насосов, %

Поступление воды в бак, %

Поступ. воды из бака, %

Остаток, %

(А)

0-1

3,0

4,35

1,35

1,35

1-2

3,2

4,35

1,15

2,5

2-3

2,5

4,35

1,85

4,35

3-4

2,6

4,35

1,75

6,1

4-5

3,5

4,35

0,85

6,95

5-6

4,1

4,35

0,25

7,2

6-7

4,4

4,35

0,05

7,15

7-8

4,9

4,35

0,55

6,6

8-9

4,0

4,35

0,35

6,95

9-10

5,6

4,35

1,25

5,7

10-11

4,9

4,35

0,55

5,15

11-12

4,7

4,35

0,35

4,8

12-13

4,4

4,35

0,05

4,75

13-14

4,1

4,35

0,25

5

14-15

4,1

4,35

0,25

5,25

15-16

4,4

4,35

0,05

5,2

16-17

4,3

4,35

0,05

5,25

17-18

4,1

4,35

0,25

5,5

18-19

4,5

4,35

0,15

5,35

19-20

4,5

4,35

0,15

5,2

20-21

4,5

4,35

0,15

5,05

21-22

4,8

4,35

0,45

4,6

22-23

4,6

4,35

0,25

4,35

23-24

3,3

4,35

1,05

5,4

Находим объем бака:

W= (Qmax сут / 100)*A, м3

где: Qmaxсут - максимальный суточный расход

Qmaxсут= 19412 м3

A - наибольший остаток в баке %

А=7,2%

W= (19412/100)*7,2=1397,664м3

Диаметр бака:

D =3v(W / 0,55)=13,64=14м.

Высота бака:

h= 0,7 D =9,8=10 м.

7.Гидравлический расчет водонапорного водовода

Рис.

Напорный водовод подает воду от источника до водонапорной башни. Для обеспечения бесперебойной работы водовода прокладывают несколько ниток (но не менее 2). Расчет ведется на пропуск максимального суточного расхода. Секундный расход воды определяется по формуле:

qводовода =Qmax сут / 3600*T*n, м3

где: Qmaxсут - максимальный суточный расход;

Т -время работы насосов (Т=23часа);

n - число ниток водовода (n=2).

qводовода =19412/3600*23*2=0,1172

8.Определение потребной производительности и напора водопроводных насосов, подбор типа насосов, определение отметки оси насоса и соображение по сооружению насосной станции

Рабочий напор насоса можно определить по формуле :

Hтр. = Zб + Hб + hб - Zл + hвод, м

где Zб - отметка земли в месте установки водонапорной башни (точка 4 ).

Hб - высота башни;

hб - высота бака в месте расположения башни;

Zл - отметка земли в источнике;

hвод - потери напора водовода.

Hтр. =264+55+9-258+23,6=93,6 м

8.1 Определение потребной мощности и подбор типа насосов

Полезная мощность насоса:

Nп = (Q ·Hтр·с·g) / ?, Вт

Nп =(0,1027*93,6*1000*9,81)/0,8=94,3 кВт

где: Q - производительность насоса, равная расходу, пропускаемому одной

ниткой водовода, м3/с (равна qводовода)

Hтр- требуемый напор насоса, м

с -плотность перекачиваемой жидкости, равная 1000 кг/м3

g - ускорение свободного падения =9,81 м/с2

з - КПД насоса, з = 0,8

По свободным графикам основных технических данных центробежных насосов подбираем насос:

Hтр=93,6/2=46,8 м и qводовода=0,1027 м3/с =110 л/сек > насос типа 6НДс 2950, подбираем 2 насоса, соединенных последовательно.

8.2 Определение отметки оси насоса

Отметку оси насоса можно определить по формуле:

Zн= Zи+hг , м

где: Zн - отметка насоса;

Zи - отметка воды в источнике;

hг - геометрическая высота всасывания.

hг = Hвакдоп- h-V2/2g, м

где: Hвакдоп - допустимый вакуум для данного насоса( Hвакдоп=8 м);

h - потери напора во всасывающей линии;

V-скорость движения воды во всасывающей линии.

Потери напора во всасывающей линии определяются по формуле:

h = Авс *lвс* qвод2*1,4 , м

Для вычисления потери напора необходимо определить параметры всасывающей линии. Воспользуемся формулой для определения диаметра всасывающей линии:

dвс = dвод *1,5, мм

где dвод - диаметр водовода (300 мм)

dвс =450*1,5=675 мм

Пользуясь приложением по секундному расходу водовода и учитывая предельный экономический расход Э=0,5 м3/с (трубы стальные), принимаем удельное сопротивление Авс =0,099 м/с и площадь живого сечения wвс =0,1706 мм2, lвс=80.

h =0,099*80*0,10272 *1,4=1,00м

Скорость движения воды во всасывающей линии определяется:

V= qвод/ wвс =0,1027/0,1706=1,353 м/с

Тогда геометрическая высота всасывания определится:

hг =8-1,00-1,3532/(2*9,81)=0,263 м

Зная вычисленные значения получим отметку насоса:

Zн=258+0,258=258,258 м.

Размещено на Allbest


Подобные документы

  • Системы и схемы водоснабжения при использовании поверхностных и подземных источников воды. Нормы и режим водопотребления. Определение расчетных расходов воды. Схемы водопроводных сетей и правила их трассирования. Устройство водонапорных башен и насосов.

    реферат [4,4 M], добавлен 26.08.2013

  • Принципы трассировки кольцевых водопроводных сетей. Определение расчётных расходов воды населённого пункта. Линии равных свободных напоров. Расчёт водопроводной сети на случай максимального транзита в бак водонапорной башни методом Лобачёва–Кросса.

    курсовая работа [165,2 K], добавлен 04.04.2011

  • Схема объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода поселка и промышленного предприятия. Определение расчетных расходов воды. Гидравлический расчет водопроводной сети. Выбор режима работы насосной станции. Расчет водонапорной башни.

    курсовая работа [194,1 K], добавлен 09.05.2012

  • Определение расчетных расходов воды. Выбор системы и схемы внутреннего водопровода холодной и горячей воды. Гидравлический расчет. Определение требуемого напора. Устройства для измерения расходов воды. Противопожарный водопровод, канализация, водостоки.

    дипломная работа [768,3 K], добавлен 06.04.2016

  • Определение расходов сточных вод по кварталам города и расчетных расходов. Выбор системы и схемы водоотведения. Гидравлический расчет и составление продольного профиля главного коллектора. Принципы расчета и проектирования водоотводящей сети водостоков.

    реферат [241,4 K], добавлен 07.01.2013

  • Проектирование систем холодного водопровода и горячего водоснабжения здания. Определение расчетных расходов воды, диаметров труб и потерь напора. Исследование устройства сетей внутренней канализации. Гидравлический расчет дворовой канализационной сети.

    курсовая работа [112,8 K], добавлен 25.03.2015

  • Определение диаметров труб и потерь напора, счетчики расхода воды. Вычисление напора в сети, расчетных расходов горячей воды. Система горячего водоснабжения. Расчет сети в режиме циркуляции, подбор водонагревателя. Устройство сетей внутренней канализации.

    реферат [293,3 K], добавлен 14.05.2019

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.