Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гидравлический расчет наружного объединенного водопровода населенного пункта



Введение

водопотребление пожар производственный резервуар

Задачей системы водоснабжения промышленного предприятия является обеспечение его водой для производственных и хозяйственно-питьевых нужд.

В процессе эксплуатации системы водоснабжения приходится регулировать режим источников воды, управлять работой сооружений и оборудования, распределять воду в соответствии с требованиями технологии производства предприятия. Кроме того, в задачу водоснабжения входит приведение мощности водопроводных сооружений в соответствии с возрастающей потребностью в воде.



Исходные данные

1.1	Число жителей в населённом пункте, тыс. человек	45
1.2	Тип общественного здания	Больница с общими ванными и душевыми объёмом более 25000 м3
1.3	Измеритель	400 коек
1.4	Этажность застройки	4
1.5	Степень благоустройства районов жилой застройки	Внутренний водопровод, канализация, ванные с местными водонагревателями
1.6	Материал труб магистральных участков водопроводной сети	Чугунные с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом центруфугирования
1.7	Длина водоводов от НС - II до водонапорной башни, м	800
2.1	Категория помещений и зданий по пожарной опасности	А
2.2	Степень огнестойкости здания производственного корпуса	I
2.3	Объём зданий, тыс. м3	200/420
2.4	Ширина зданий, м	64
2.5	Площадь территории предприятия, га	165
2.6	Число рабочих смен	3
2.7	Количество рабочих в смену, чел.	300
2.8	Расход воды на производственные нужды, м3/смену	400
2.9	Количество рабочих в смену, принимающих душ, %	80

Рис. 1.1. Схема объединенного хозяйственно - противопожарного водопровода населенного пункта и предприятия: 1 - санитарная зона артезианских скважин; 2 - резервуары чистой воды; 3 - камера переключения; 4 - насосная станция; 5 - водоводы; 6 - водонапорная башня; 7 - водопроводная сеть посёлка; 8 - предприятие.

1. Определение водопотребителей

Объединенный хозяйственно-питьевой, производственный и противопожарный водопровод должен обеспечить расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта, хозяйственно-питьевые нужды предприятия, хозяйственно-бытовые нужды общественных зданий, производственные нужды предприятия, тушение возможных пожаров в поселке и на предприятии.



2. Расчёт требуемого расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды

2.1 Посёлок

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для населенных пунктов определяются по СНиП 2.04.02-84, п. 2.1, табл. 1 примечание 4 и зависят от степени благоустройства районов жилой застройки.

Расчетный (средний за год) суточный расход воды Q_{сут. м}, м³/сут

на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле

= (200*45000)/1000= 9000 м³/сут

где: q_ж - удельное водопотребление на одного жителя, принимаемое по табл. I СНиП 2.04.02-84;

N_ж - расчетное число жителей.

Суточный расход с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы увеличиваются на 10-20% (п. 2.1, примечание 4) [4]

=1,2*9000= 10800 м³/сут

Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления Q_{сут мах}, м³/сут определяется по формуле:

= 1,2*10800= 12960 м³/сут



где: - коэффициент суточной неравномерности водопотребления определяется по п. 2.2 [4] = 1.1 - 1.3, учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели.

Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, следует принимать Ксут мах =1.1; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, Ксут мах =1.2; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн Ксут мах =1.3.

Расчетный часовой расход воды q_{ч. мах} определяется по формуле

= (1,5*12960)/24= 810 м³/ч

где: К_ч.мах - коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется из выражения

=1,3*1,15= 1,495= 1,5

где: _мах - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается - по п. 2.2 [4].

Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн, следует принимать = 1,4; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, = 1,3; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, = 1,2.

- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый по табл. 2 [4].

- рассчитывается, а затем принимается ближайший табличный по приложению 3 методических указаний.

Расход воды на хозяйственно питьевые нужды в общественных зданиях зависит от назначения здания и определяется по формуле:

= (115*400)/1000= 46 м³/сут

где: q_об.зд. - норма расхода воды потребителями в сутки для общественных зданий принимается по приложению 3 [5];

N_из - количество измерителей.

Общий расход воды по населенному пункту:

= 12960+46= 13006 м³/сут

2.2 Предприятие

Расчетные величины хозяйственно-питьевого водопотребления в производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятий определяются по формулам:

Водопотреблением в смену

=25*300/1000= 7,5 м³/смену



где: q'_н.х-п - норма водопотребления на одного человека в смену, принимается согласно п. 2.4 [4] и приложения 3 [5];

N_см. - количество работающих в смену (по заданию);

Суточное водопотребление

=7,5*3= 22,5 м³/сут

где: n_см - количество смен (по заданию)

Количество воды на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятий определяется по формулам:

Водопотребление в смену

=0,5*1*48= 24 м³/смену

где: = 1 ч продолжительность действия душа после смены

0.5 м³/ч - норма расхода воды через одну душевую сетк

N_c - количество душевых сеток, шт.

= 300*0,8/5= 48

где: N'_cm - количество рабочих, принимающих душ после смены (по заданию). Под одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, моются 5 человек;

Суточное водопотребление на душ

= 24*3= 72 м³/сут



где: n_см - количество смен (по заданию)

Расход воды на производственные нужды предприятия принимается по заданию, который распределяется равномерно по часам смены (семичасовая смена с перерывом на обед 1 час, в течение которого производство не останавливается). Принимается работа семичасовых смен с 8 до 16 ч. - первая смена; с 16 до 24 - вторая смена; с 24 до 8 ч. - третья смена.

Часовой расход воды:

= 400/8= 50 м³/ч

Суточное водопотребление на производственные нужды:

=400*3= 1200 м³/сут

Суммарный расход воды по предприятию за сутки:

= 22,5+72+1200= 1294,5 м³/сут

Общий расход воды по населенному пункту и предприятию за сутки:

= 13006+1294,5= 14300,5 м³/сут



Табл2.1. Водопотребление по часам суток в посёлке и на промышленном предприятии

Часы суток	Посёлок	Предприятие	Всего за сутки
	На хозяйственно - питьевые нужды	Общественное здание (Больница)	На хозяйственно - питьевое водопотребление	Q душ ч, М3/Ч	Qп ч, М3/Ч	Qобщ ч, М3/Ч	% от суточного водопотребления
	% от Qсут. max при Кч=1,5	Qпосч, М3/Ч	% от Qоб. зд при Кч=2,5	Qч, М3/Ч	% от Qпрсм. с-хп при Кч=3	Qч, М3/Ч
0-1	1,5	194,400	0,2	0,092	12,5	0,938	24	50	269,430	1,88
1-2	1,5	194,400	0,2	0,092	6,25	0,469		50	244,961	1,71
2-3	1,5	194,400	0,5	0,230	6,25	0,469		50	245,099	1,71
3-4	1,5	194,400	0,2	0,092	6,25	0,469		50	244,961	1,71
4-5	2,5	324,000	0,2	0,092	18,75	1,406		50	375,498	2,63
5-6	3,5	453,600	0,5	0,230	37,5	2,813		50	506,643	3,54
6-7	4,5	583,200	3	1,380	6,25	0,469		50	635,049	4,44
7-8	5,5	712,800	5	2,300	6,25	0,469		50	765,569	5,35
8-9	6,25	810,000	8	3,680	12,5	0,938	24	50	888,618	6,21
9-10	6,25	810,000	10	4,600	6,25	0,469		50	865,069	6,05
10-11	6,25	810,000	6	2,760	6,25	0,469		50	863,229	6,04
11-12	6,25	810,000	10	4,600	6,25	0,469		50	865,069	6,05
12-13	5	648,000	10	4,600	18,75	1,406		50	704,006	4,92
13-14	5	648,000	6	2,760	37,5	2,813		50	703,573	4,92
14-15	5,5	712,800	5	2,300	6,25	0,469		50	765,569	5,35
15-16	6	777,600	8,5	3,910	6,25	0,469		50	831,979	5,82
16-17	6	777,600	5,5	2,530	12,5	0,938	24	50	855,068	5,98
17-18	5,5	712,800	5	2,300	6,25	0,469		50	765,569	5,35
18-19	5	648,000	5	2,300	6,25	0,469		50	700,769	4,90
19-20	4,5	583,200	5	2,300	6,25	0,469		50	635,969	4,45
20-21	4	518,400	2	0,920	18,75	1,406		50	570,726	3,99
21-22	3	388,800	0,7	0,322	37,5	2,813		50	441,935	3,09
22-23	2	259,200	3	1,380	6,25	0,469		50	311,049	2,18
23-24	1,5	194,400	0,5	0,230	6,25	0,469		50	245,099	1,71
Всего	100	12960	100	46	300	22,5	72	1200	14300,5	100,00



Рис. 2.1. График водопотребления

Из рис. 2.1 видно, что в посёлке и на предприятии наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч, в это время на все нужды расходуется 888,618 м³ /ч или

По предприятию расчётный расход:

Расчётный расход общественного здания (больница):

Собственно посёлок расходует:

= 246,838+20,816+1,022= 268,676 л/с



3. Определение расчётных расходов воды на пожаротушение

Так как водопровод в поселке проектируется объединенным, то согласно СНиП 2.04.02-84, п. 2.23 при количестве жителей 45000 чел. принимаем два одновременных пожара. Согласно п. 2.12, табл. 5 [4] при 4-ёх этажной застройке расход воды на два пожара .

Расход воды на внутреннее пожаротушение в поселке при наличии больницы, здание объемом более 25000 м³, согласно СНиП 2.04. 01 - 85 таблица 1, принимаем равным двум струям по 2,5 л/с каждая

Согласно СНиП 2.04.02-84, п. 2.22 на предприятии принимаем 2 одновременных пожара, т.к. площадь предприятия более 150 га.

Согласно п. 2.14, табл. 8, примечание 1 [4], расчетный расход воды на наружное пожаротушение для здания объемом 420 тыс. м³ , а для здания объемом 200 тыс. м³ . Таким образом, .

Согласно СНиП 2.04.01-85, п. 6.1, табл. 2 расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение в производственных зданиях предприятия принимаем из расчета двух струй производительностью 5 л/с каждая для здания объёмом 200 м³ и четырёх струй производительностью 5 л/с каждая для здания объёмом420 м³. Тогда .

Таким образом:

,

,

Согласно п. 2.23 СНиП 2.04.02-84, расход воды на цели пожаротушения в поселке и на предприятии определяем как сумму потребного большего расхода (на предприятии или в населенном пункте) и 50% потребного меньшего расхода (на предприятии или в населенном пункте):



4. Гидравлический расчет водопроводной сети

Общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 246,838 л/с, в том числе сосредоточенный расход общественного здания 1,022 л/с и предприятия 20,816 л/с.

Определим равномерно распределяемый расход:

= 246,838-20,816-1,022= 225 л/с

Определим удельный расход воды:

;

Определим путевые отборы:

№ участка	Длина участка, м	Путевой отбор, л/с
1-2	1000	22,500
2-3	1500	33,750
3-4	1000	22,500
4-5	1500	33,750
5-6	1500	33,750
6-7	500	11,250
7-1	1000	22,500
7-4	2000	45,000
пут = 225 л/с

Определим узловые расходы:

Аналогично определяем расходы воды для каждого узла. Результаты приведены в таблице

Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход, л/с
1	22,500
2	28,125
3	28,125
4	50,625
5	33,750
6	22,500
7	39,375
	?qузл = 225 л/с

Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания.

Тогда q₅=33,750+20,816= 54,566 л/с, q₃=28,125+1,022= 29,147 л/с. С учетом сосредоточенных расходов q_узл=246,838 л/с.

Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. точку встречи двух потоков (конечную точку подачи воды). В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рис. 4.2). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое 1-2-3-4-5, второе 1-7-4-5, третье 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться следующее условие: сумма расходов на участках 1-2, 1-7 и узлового расхода q₁ должно быть равно общему расходу воды, поступающему в сеть. То есть соотношение q₁+q_1-2+q_1-7=Q_пос.пр.

Величины q₁=22,5 л/с и Q_пос.пр= 246,838 л/с известны, а q_1-2 и q_1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q_1-2=100 л/с.

Тогда:

q_1-7 = Q_пос.пр - (q₁+q_1-2)= 246,838 - (22,5+100)= 124,338 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:

q1-7 = q7+q7-4+q7-6

Значение q_1-7 =124,338 л/c и q₇ = 39,375 л/c известны, а q_7-4 и q_7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q_7-4=20 л/c. Тогда

q_7-6 = q_1-7 - (q₇+q_7-4)= 124,338 - (39,375+20)= 64,963 л/с.

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:

q_2-3 = q_1-2-q₂= 100-28,125= 42,728 л/с.

q_3-4 = q_2-3-q₃= 42,728-29,147= 42,728 л/с.

q_4-5 = q_7-4+q_3-4-q₄= 20+42,728-50,625= 12,103 л/с.

q_6-5=q_7-6-q₆= 64,963-22,5= 42,463 л/с.

Проверка:

q₅=q_4-5+q_6-5, q₅ =12,103+42,463= 54,566 л/с.

Начинаем предварительно распределять расходы воды от диктующей точке. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети.

При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. промышленного предприятия. (п. 2.21 СНиП 2.04.02 - 84), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления. Для водопроводной сети, показанной на рис. 4.1, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е. q'₅=q₅+Q_{пож. рас}-q_душ. Однако, из таблицы водопотребления (табл. 2.1) видно, что без учета расхода воды на душ час максимального водопотребления будет с 9 до 10 часов. Расход воды Q'_пос.пр= 865,069 м³/ч =240,297 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен Q'_пр= 50,469 м³/ч= 14,019 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания Q_об.зд=4,6 м³/ч= 1,278 л/с.

Поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре:

= 240,297+177,5= 417,797 л/с

Т.к. , то узловые расходы при пожаре будут другие, чем в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом следует учитывать, что сосредоточенными расходами будут:

=14,019 л/с =1,278 л/с =177,5 л/с

Равномерно распределенный расход будет равен:

417,797 - (14,0,19+1,278+177,5)= 225

Определим удельный расход воды при пожаре:

;

Определим путевые отборы:

№ участка	Длина участка	Путевой отбор, л/с
1-2	1000	22,500
2-3	1500	33,750
3-4	1000	22,500
4-5	1500	33,750
5-6	1500	33,750
6-7	500	11,250
7-1	1000	22,500
7-4	2000	45,000
пут=225 л/с

Определим узловые расходы при пожаре:



Аналогично определяем расходы воды для каждого узла.

Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход, л/с
1	22,500
2	28,125
3	28,125
4	50,625
5	33,750
6	22,500
7	39,375
	?qузл=225 л/с

Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия и расход на пожаротушение, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания. Тогда q₅=225,269 л/с, q₃=29,403 л/с. С учетом сосредоточенных расходов q_узл=417,797 л/с.

Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети при пожаре. Выберем диктующую точку, т.е. точку встречи двух потоков (конечную точку подачи воды). В данном примере за диктующую точку примем точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5. Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое 1-2-3-4-5, второе 1-7-4-5, третье 1-7-6-5. Для узла 1 должно выполняться следующее условие: сумма расходов на участках 1-2, 1-7 и узлового расхода q₁ должно быть равно общему расходу воды, поступающему в сеть. То есть соотношение q₁+q_1-2+q_1-7=Q_пос.пр. Величины q₁=22,5 л/с и Q_пос.пр=417,797 л/с известны, а q_1-2 и q_1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q_1-2=100 л/с. Тогда:

q_1-7=Q_пос.пр - (q₁+q_1-2)= 417,797 - (22,5+100)= 295,297 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение

q1-7 = q7+q7-4+q7-6

Значение q_1-7=295,297 л /c и q₇=39,375 л/c известны, а q_7-4 и q_7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q_7-4=50 л/c. Тогда:

q_7-6 = q_1-7 - (q₇+q_7-4)= 295,297 - (39,375+50)= 205,922 л/с.

Расходы воды по другим участкам сети можно определить из следующих соотношений:

q_2-3 = q_1-2-q₂=100-28,125= 71,875 л/с.

q_3-4 = q_2-3-q₃= 71,875-29,403= 42,472 л/с.

q_4-5 = q_7-4+q_3-4-q₄= 50+42,472-50,625= 41,847 л/с.

q_6-5=q_7-6-q₆= 205,922-22,5= 183,422 л/с.

Проверка

q₅=q_4-5+q_6-5, q₅ =41,847+183,422=225,269 л/с.

Определим диаметры труб участников сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.

Для чугунных труб Э=1.

По экономическому фактору и предварительно распределённым расходам воды по участкам сети по приложению 4 определяются диаметры труб участков водопроводной сети.

Соответствующие расчётные внутренние диаметры определяются по ГОСТ 539-80 и равны (трубы ВТ - 9, тип I)

Номер участка	Расход на участке сети	Диаметр труб, м	Соответствующие расчётные внутренние диаметры, м
1-2	100	0,350	0,3524
2-3	71,875	0,300	0,3044
3-4	42,728	0,250	0,253
4-5	12,103	0,125	0,1272
5-6	42,463	0,250	0,253
6-7	64,963	0,250	0,253
4-7	20	0,150	0,1524
1-7	124,338	0,350	0,3524

Определим диаметры труб участников сети при пожаре

Номер участка	Расход на участке сети	Диаметр труб, м	Соответствующие расчётные внутренние диаметры, м
1-2	100	0,350	0,3524
2-3	71,875	0,300	0,3044
3-4	42,472	0,250	0,253
4-5	41,847	0,250	0,253
5-6	183,422	0,450	0,4506
6-7	205,922	0,450	0,4506
4-7	50	0,250	0,253
1-7	295,297	0,500	0,5008



5. Увязка водопроводной сети при пожаре

Согласно СНиП 2.04.02-84 приложение 10 для чугунных труб

m=0,19

A₀=1

A1/2g=0,561

C=3,51

При увязке потери напора в чугунных трубах следует определять по формуле:

Увязка сети продолжается до тех пор, пока величина невязки в каждом кольце не будет менее 1 м.

Следует иметь в виду, что для участка 4-7 (рис. 4.3, 4.4), который является общим для обоих колец, вводится две поправки - из первого кольца и из второго. Знак поправочного расхода при переносе из одного кольца в другое следует сохранять.

Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке), как видно по направлениям стрелок на рис. 4.3, могут пойти по трем направлениям стрелок на рис. 2.4, могут пойти по трем направлениям: первое - 1-2-3-4-5, второе - 1-7-4-5, третье - 1-7-6-5. Средние потери напора в сети можно определить по формуле:

где: , ,



Потери напора в сети при макс. Х-П водопотреблении:	Потери напора в сети при пожаре
h1= 2,834+4,804+3,150= 10,788 м	h1= 2,71+3,967+2,247= 8,924 м
h2= 3,911+5,912+3,265= 13,088 м	h2= 3,725+4,751+1,683= 10,159 м
h3= 3,911+3,651+5,401= 12,963 м	h3= 3,725+1,784+4,387= 9,896 м
hc= (10,788+13,088+12,963)/3= 12,28 м	hc= (8,924+10,159+9,896)/3= 9,66 м
hобщ= 1,1*12,28= 13,508 м	hобщ= 1,1*9,66= 10,626 м

где: 1,1 - коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (принимается 10% от линейных потерь напора).

Увязку удобно выполнять в виде таблицы.

Таблица 5.1 Увязка сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении

Номер кольца	Участок сети	Расход воды q, л/с	Расчётный внутренний диаметр dр, м	Длина l, м	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561*V^2	dр^1,9, м	Гидравлический уклон i*10-3
I	1-2	100,000	0,3524	1000	1,026	0,783	0,289	2,709
	2-3	71,875	0,3044	1500	0,988	0,731	0,243	3,009
	3-4	42,728	0,2530	1000	0,850	0,553	0,195	2,840
	4-7	20,000	0,1524	2000	1,097	0,887	0,107	8,318
	7-1	124,338	0,3524	1000	1,275	1,173	0,289	4,059
II	4-5	12,103	0,1272	1500	0,953	0,683	0,086	7,946
	5-6	42,463	0,2530	1500	0,845	0,547	0,195	2,808
	7-6	64,963	0,2530	500	1,293	1,203	0,195	6,175
	7-4	20,000	0,1524	2000	1,097	0,887	0,107	8,318
Номер кольца	Потери напора H, м	Первое исправление
		h/q, (м*с)/л	?q', л/с	q'=q+Дq', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	10	11	12	13	14	15	16	17
1-2	2,709	0,027	5,208	105,208	1,079	0,860	2,976	2,976
2-3	4,513	0,063	5,208	77,083	1,060	0,832	3,425	5,137
3-4	2,840	0,066	5,208	47,936	0,954	0,685	3,513	3,513
4-7	-16,635	0,832	-10,621	9,379	0,514	0,219	2,059	-4,117
7-1	-4,059	0,033	-5,208	119,130	1,222	1,084	3,749	-3,749
Дh=	-10,633	1,021					Дh=	3,761
?q'=?h/2?(h/q)=	-5,208
	10	11	12	13	14	15	16	17
4-5	11,918	0,985	-5,413	6,690	0,527	0,229	2,666	3,999
5-6	-4,212	0,099	5,413	47,876	0,953	0,683	3,505	-5,257
7-6	-3,088	0,048	5,413	70,376	1,401	1,397	7,168	-3,584
7-4	16,635	0,832	-10,621	9,379	0,514	0,219	2,059	4,117
Дh=	21,255	1,963					Дh=	-0,726
?q'=?h/2?(h/q)=	5,413
Номер кольца	Длина l, м	Второе исправление
		h/q, (м*с)/л	?q'', л/с	q''=q'+Дq'', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	18	19	20	21	22	23	24	25
1-2	1000	0,028	-2,944	102,264	1,049	0,816	2,824	2,824
2-3	1500	0,067	-2,944	74,139	1,019	0,774	3,186	4,780
3-4	1000	0,073	-2,944	44,992	0,895	0,609	3,124	3,124
4-7	2000	0,439	3,248	12,626	0,693	0,379	3,555	-7,110
7-1	1000	0,031	2,944	122,074	1,252	1,134	3,923	-3,923
Дh=	3,761	0,639					Дh=	-0,305
?q'=?h/2?(h/q)=	2,944
	18	19	20	21	22	25	24	25
4-5	1500	0,598	0,303	6,993	0,551	0,249	2,892	4,337
5-6	1500	0,110	-0,303	47,573	0,947	0,675	3,464	-5,196
7-6	500	0,051	-0,303	70,073	1,395	1,386	7,111	-3,555
7-4	2000	0,439	3,248	12,626	0,693	0,379	3,555	7,110
Дh=	-0,726	1,197					Дh=	2,696
?q'=?h/2?(h/q)=	-0,303
Номер кольца	Длина l, м	Третье исправление
		h/q, (м*с)/л	?q''', л/с	q'''=q''+Дq''', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	26	27	28	29	30	31	32	33
1-2	1000	0,028	0,202	102,466	1,051	0,819	2,834	2,834
2-3	1500	0,064	0,202	74,341	1,022	0,778	3,203	4,804
3-4	1000	0,069	0,202	45,194	0,899	0,614	3,150	3,150
4-7	2000	0,563	-1,205	11,421	0,626	0,315	2,956	-5,912
7-1	1000	0,032	-0,202	121,872	1,250	1,130	3,911	-3,911
Дh=	-0,305	0,757					Дh=	0,966
?q'=?h/2?(h/q)=	-0,202
	26	27	28	29	30	31	32	33
4-5	1500	0,620	-1,004	5,989	0,472	0,187	2,176	3,265
5-6	1500	0,109	1,004	48,577	0,967	0,702	3,600	-5,401
7-6	500	0,051	1,004	71,077	1,415	1,423	7,302	-3,651
7-4	2000	0,563	-1,205	11,421	0,626	0,315	2,956	5,912
Дh=	2,696	1,343					Дh=	0,125
?q'=?h/2?(h/q)=	1,004

Таблица 5.2 Увязка сети при пожаре

Номер кольца	Участок сети	Расход воды q, л/с	Расчётный внутренний диаметр dр, м	Длина l, м	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561*V^2	dр^1,9, м	Гидравлический уклон i*10-3
I	1-2	100,000	0,3524	1000	1,026	0,783	0,289	2,709
	2-3	71,875	0,3044	1500	0,988	0,731	0,243	3,009
	3-4	42,472	0,2530	1000	0,845	0,547	0,195	2,809
	4-7	50,000	0,2530	2000	0,995	0,740	0,195	3,798
	7-1	295,297	0,5008	1000	1,500	1,587	0,439	3,614
II	4-5	41,847	0,2530	1500	0,833	0,533	0,195	2,733
	5-6	183,422	0,4506	1500	1,151	0,969	0,387	2,502
	7-6	205,922	0,4506	500	1,292	1,202	0,387	3,103
	7-4	50,000	0,2530	2000	0,995	0,740	0,195	3,798
Номер кольца	Потери напора H, м	Первое исправление
		h/q, (м*с)/л	?q', л/с	q'=q+Дq', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	10	11	12	13	14	15	16	17
1-2	2,709	0,027	1,843	101,843	1,045	0,810	2,802	2,802
2-3	4,513	0,063	1,843	73,718	1,013	0,766	3,153	4,730
3-4	2,809	0,066	1,843	44,315	0,882	0,592	3,038	3,038
4-7	-7,596	0,152	-13,341	36,659	0,730	0,417	2,141	-4,282
7-1	-3,614	0,012	-1,843	293,454	1,491	1,569	3,572	-3,572
Дh=	-1,180	0,320					Дh=	2,716
?q'=?h/2?(h/q)=	-1,843
	10	11	12	13	14	15	16	17
4-5	4,099	0,098	-11,498	30,349	0,604	0,295	1,512	2,268
5-6	-3,754	0,020	11,498	194,920	1,223	1,085	2,802	-4,203
7-6	-1,552	0,008	11,498	217,420	1,364	1,330	3,433	-1,717
7-4	7,596	0,152	-13,341	36,659	0,730	0,417	2,141	4,282
Дh=	6,391	0,278					Дh=	0,631
?q'=?h/2?(h/q)=	11,498
Номер кольца	Длина l, м	Второе исправление
		h/q, (м*с)/л	?q'', л/с	q''=q'+Дq'', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	18	19	20	21	22	23	24	25
1-2	1000	0,028	-4,695	97,148	0,997	0,742	2,567	2,567
2-3	1500	0,064	-4,695	69,023	0,949	0,678	2,791	4,187
3-4	1000	0,069	-4,695	39,620	0,788	0,481	2,471	2,471
4-7	2000	0,117	3,268	39,927	0,795	0,488	2,506	-5,012
7-1	1000	0,012	4,695	298,149	1,514	1,616	3,680	-3,680
Дh=	2,716	0,289					Дh=	0,533
?q'=?h/2?(h/q)=	4,695
	18	19	20	21	22	25	24	25
4-5	1500	0,075	-1,427	28,922	0,576	0,270	1,384	2,076
5-6	1500	0,022	1,427	196,347	1,232	1,100	2,840	-4,260
7-6	500	0,008	1,427	218,847	1,373	1,346	3,476	-1,738
7-4	2000	0,117	3,268	39,927	0,795	0,488	2,506	5,012
Дh=	0,631	0,221					Дh=	1,090
?q'=?h/2?(h/q)=	1,427
Номер кольца	Длина l, м	Третье исправление
		h/q, (м*с)/л	?q''', л/с	q'''=q''+Дq''', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	26	27	28	29	30	31	32	33
1-2	1000	0,026	-0,928	96,219	0,987	0,729	2,522	2,522
2-3	1500	0,061	-0,928	68,094	0,936	0,661	2,722	4,083
3-4	1000	0,062	-0,928	38,691	0,770	0,461	2,365	2,365
4-7	2000	0,126	-1,474	38,453	0,765	0,456	2,338	-4,676
7-1	1000	0,012	0,928	299,078	1,519	1,625	3,701	-3,701
Дh=	0,533	0,287					Дh=	0,593
?q'=?h/2?(h/q)=	0,928
	26	27	28	29	30	31	32	33
4-5	1500	0,072	-2,402	26,519	0,528	0,230	1,180	1,771
5-6	1500	0,022	2,402	198,750	1,247	1,125	2,905	-4,357
7-6	500	0,008	2,402	221,250	1,388	1,374	3,547	-1,773
7-4	2000	0,126	-1,474	38,453	0,765	0,456	2,338	4,676
Дh=	1,090	0,227					Дh=	0,316
?q'=?h/2?(h/q)=	2,402
Номер кольца	Длина l, м	Четвертое исправление
		h/q, (м*с)/л	?q''', л/с	q'''=q''+Дq''', л/с	Скорость V, м/с	(1+3,51/V)0,19*0,561V2	i*10-3	h, м
	26	27	28	29	30	31	32	33
1-2	1000	0,026	-1,055	95,165	0,976	0,714	2,471	2,471
2-3	1500	0,060	-1,055	67,040	0,922	0,642	2,645	3,967
3-4	1000	0,061	-1,055	37,637	0,749	0,438	2,247	2,247
4-7	2000	0,122	0,332	38,785	0,772	0,463	2,375	-4,751
7-1	1000	0,012	1,055	300,132	1,524	1,636	3,725	-3,725
Дh=	0,593	0,281					Дh=	0,210
?q'=?h/2?(h/q)=	1,055
	26	27	28	29	30	31	32	33
4-5	1500,000	0,067	-0,723	25,796	0,513	0,219	1,122	1,683
5-6	1500,000	0,022	0,723	199,473	1,252	1,133	2,925	-4,387
7-6	500,000	0,008	0,723	221,973	1,393	1,382	3,569	-1,784
7-4	2000,000	0,122	0,332	38,785	0,772	0,463	2,375	4,751
Дh=	0,316	0,218					Дh=	0,262



6. Определение режима работы НС-II

Примем двухступенчатый режим работы НС-II с подачей воды каждым насосом 2,5% в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 2,5*24=60% суточного расхода воды. Второй насос должен подать 100 - 60 = 40% суточного расхода воды и надо его включить на 40/2,5=16 ч.

В соответствии с графиком водопотребления (рис. 5.1) предлагается второй насос включить в 5 ч. и выключать в 21 ч. Этот режим работы НС-II нанесен на рис. 6.1 пунктирной линией.

Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим табл. 6.1.

Таблица 6.1. Водопотребление и режим работы насосов

Время суток	Часовое водопотребление (см. табл. 2.1., графа 11)	I вариант	II вариант
		Подача насосов	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке	Подача насосов	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке
0-1	1,88	2,50	0,62	0,00	0,62	3,00	1,12	0,00	1,12
1-2	1,71	2,50	0,79	0,00	1,40	3,00	1,29	0,00	2,40
2-3	1,71	2,50	0,79	0,00	2,19	3,00	1,29	0,00	3,69
3-4	1,71	2,50	0,79	0,00	2,98	3,00	1,29	0,00	4,98
4-5	2,63	2,50	0,00	0,13	2,85	3,00	0,37	0,00	5,35
5-6	3,54	5,00	1,46	0,00	4,31	3,00	0,00	0,54	4,81
6-7	4,44	5,00	0,56	0,00	4,87	3,00	0,00	1,44	3,37
7-8	5,35	5,00	0,00	0,35	4,51	3,00	0,00	2,35	1,01
8-9	6,21	5,00	0,00	1,21	3,30	6,00	0,00	0,21	0,80
9-10	6,05	5,00	0,00	1,05	2,25	6,00	0,00	0,05	0,75
10-11	6,04	5,00	0,00	1,04	1,21	6,00	0,00	0,04	0,71
11-12	6,05	5,00	0,00	1,05	0,16	6,00	0,00	0,05	0,66
12-13	4,92	5,00	0,08	0,00	0,24	6,00	1,08	0,00	1,74
13-14	4,92	5,00	0,08	0,00	0,32	6,00	1,08	0,00	2,82
14-15	5,35	5,00	0,00	0,35	-0,03	6,00	0,65	0,00	3,47
15-16	5,82	5,00	0,00	0,82	-0,85	6,00	0,18	0,00	3,65
16-17	5,98	5,00	0,00	0,98	-1,83	6,00	0,02	0,00	3,67
17-18	5,35	5,00	0,00	0,35	-2,18	4,00	0,00	1,35	2,32
18-19	4,90	5,00	0,10	0,00	-2,08	3,00	0,00	1,90	0,42
19-20	4,45	5,00	0,55	0,00	-1,53	3,00	0,00	1,45	-1,03
20-21	3,99	5,00	1,01	0,00	-0,52	3,00	0,00	0,99	-2,02
21-22	3,09	2,50	0,00	0,59	-1,11	3,00	0,00	0,09	-2,11
22-23	2,18	2,50	0,32	0,00	-0,79	3,00	0,82	0,00	-1,29
23-24	1,71	2,50	0,79	0,00	0,00	3,00	1,29	0,00	0,00
Всего:	100,00

Регулирующая емкость бака будет равна сумме абсолютных значений наибольшей положительной и наименьшей отрицательной величины графы 6. В рассмотренном примере емкость бака башни получилась равной

4,87+-2,18=7,05% от суточного расхода воды.

При выполнении курсового проекта рекомендуется проанализировать несколько режимов работы НС-II. Так, для приведенного графика водопотребления определим регулирующую емкость бака для ступенчатого режима работы НС-II с подачей, например, по 3% суточного расхода воды каждым насосом. Один насос за 24 часа подаст 3*24=72% суточного расхода. На долю второго насоса придется 100-72=28% и он должен работать 28/3=9,33 ч. Второй насос предлагается включать с 8 до 17 час. 20 мин. Этот режим работы НС-II показан на графике штрихпунктирной линией. Регулирующая емкость бака (графы 7,8,9,10 табл. 5.1) будет равна 5,35+-2,11=7,46%, т.е. при этом режиме необходимо увеличение емкости бака водонапорной башни и окончательно выбираем режим работы НС-II по первому варианту.



7. Гидравлический расчет водоводов

Методика определения диаметра труб водоводов такая же, как и диаметров труб водопроводной сети, изложенная в разделе 4 п. 7.

По заданию водоводы проложены из чугунных труб и длина водоводов от НС-II до водонапорной башни l_вод=800 м.

Учитывая, что в примере принят неравномерный режим работы НС-II с максимальной подачей насосов Р=2,5+2,5=5% в час от суточного водопотребления, расход воды, который пойдет по водоводам, будет равен:

= (14300,5*5/100)*1000/3600= 198,618 м³/ч

Так как водоводы следует прокладывать не менее чем в две линии, то расход воды по одному водоводу равен:

= 198,618/2= 99,309 л/с

При значении Э=1 из приложения 4 определяем диаметр водоводов:

d_вод=0.350 м; d_вн.= 0,3524 м.

Скорость воды в водоводе определяется из выражения V=Q/щ,

где: - площадь живого сечения водовода.

При расходе Q_вод=99,309 л/с скорость движения воды в водоводе с расчетным диаметром 0,3524 м будет равна:

Потеря напора определяется по формуле (4).

Для чугунных труб (приложение 10 [4])

; ; ;

Потери напора в водоводах составят:

Общий расход воды в условиях пожаротушения в рассматриваемом примере равен

.= 417,797 л/с

Расход воды в одной линии водоводов в условиях пожаротушения

= 417,797/2= 208,899 л/с

При значении Э=1 из приложения 4 определяем диаметр водоводов:

d_вод=0.450 м; d_вн.= 0,4506 м.

При этом скорость движения воды в трубопроводе:

И потери напора в водоводах при пожаре:

Потери напора в водоводах (h_вод, h_{вод.пож.}) будут учтены при определении требуемого напора хозяйственных и пожарных насосов.



8. Расчет водонапорной башни

Водонапорная башня предназначается для регулирования неравно - мерности водопотребления, хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды и создания требуемого напора водопроводной сети.

8.1 Определение высоты водонапорной башни

В рассматриваемом примере h_c = 12,28 м.

Высота водонапорной башни определяется по формуле:

Н_в.б.=1,1* h_c+ H_св+(z_д.т.-z_в.б), м

где: 1,1 - коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (п. 4, приложение 10 [4]);

hc - потери напора водопроводной сети при работе ее в обычное время;

zдт, zвб - геодезические отметки соответственно в диктующей точке и вместе установки башни.

Минимальный свободный напор Н_св в диктующей точке сети при максимально хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здании согласно п. 2.26 СНиП 2.04.02-84 должен быть равен:

H_св=10+4*(n-1), м

где: n - число этажей.

z_д.т - z_в.б =92-100=-8

Исходя из имеющихся данных, получаем:

H_св=10+4*(4-1)= 22 м

Н_в.б.=1,1* 12,28+22-8= 27,508 м

8.2 Определение ёмкости бака водонапорной башни

Нами определен график водопотребления и предложен режим работы НС-II, для которого регулирующий объем бака водонапорной башни составил К=5,2% от суточного расхода воды в поселке.

= (5,2*14300,5)/100= 743,626 м³

где: =14300,5 м³/сутки (табл. 1.3).

= (70+20)*10*60/1000= 54 м³

где: - запас воды, необходимый на 10-ти минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара.

Согласно табл. 2.1 наибольший расход на хозяйственно-производственные нужды наблюдается с 8 до 9 часов и равен 888,618 м³/час

= (888,618*10)/60= 148,103 м³

Таким образом:

= 54+148,103= 202,103 м³

= 743,626+202,103= 945,729 м³

По приложению 5 принимаем две водонапорные башни (номер типового проекта 901-5-12/70) с баком емкостью 500 м³.

Зная емкость бака определяем его диаметр и высоту:

,



В рассматриваемом примере эти величины составят:

,



9. Расчет резервуара чистой воды

Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.

Режим работы НС-I обычно принимается равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-I и сооружений для обработки воды. При этом НС-I также как и НС-II должна подать все 100% суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24= 4,167% от суточного расхода воды в поселке.

Для определения W_рег воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-1 и НС-11 (рис. 8.1). Регулирующий объем в% от суточного расхода воды равен площади «а» или равновеликой ей сумме площадей «б»

, или

Режим работы НС - II и НС - I

В рассматриваемом примере суточный расход воды составляет 4765,5 м³, а регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:

= (14300,5*13,3)/100= 1901,967 м³

,

где: Т_t = 3 ч - расчетная продолжительность тушения пожара (п. 2.24 СНиП 2.04.02-84).

Водопотребление больше с 9 до 10 часов и равно 865,069 м³/ч. Поэтому при расчете неприкосновенного запаса на хозяйственно-питьевые нужды принимаем:

и

Во время тушения пожара насосы на насосной станции I подъема работают и подают в час 4,167% суточного расхода, а за время T_t будет подано:

Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:

= (1917+2595,207) - 1787,706= 2724,501 м³

Полный объем резервуаров чистой воды:

=1901,967+2724,501= 4626,468 м³

Принимаем два типовых резервуара объемом 2400 м³ каждый. Номер проекта 901-4-66.83 (приложение 6). Оборудование резервуаров указано в литературе [2] с 275-277. Общий вид типового железобетонного резервуара показан на рис. 13.22 [2].



10. Подбор насосов для насосной станции второго подъема

Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней 2х основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна:

Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле:

,

где: h_вод - потери напора в водоводах, м;

H_в-б - высота водонапорной башни, м (см. раздел 7);

H_б - высота бака водонапорной башни, м;

Z_в-б и Z_н-с - геодезические отметки соответственно места установки башни и НС-II (см. схему водоснабжения); 1.1 - коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (п. 4, приложение 10 [4]).

Тогда:

Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:

где: h_{вод.пож.} и h_c.пож - соответственно потери напора в водоводах и водопроводной сети при пожаротушении, м;

Н_св - свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке, м. Для водопроводов низкого давления Н_св=10 м;

Z_д.т. - геодезическая отметка в диктующей точке, м. Тогда

Т.к. в нашем примере Н_{пож.нас.} - Н_{хоз.нас.}10 м, то НС - II строится по принципу низкого давления.

Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и кол-во насосов, категория насосной станции приводятся в табл. 10.1

Таблица10.1.

Тип насоса	Расчётная подача насоса	Расчётный напор насоса	Принятая марка насоса	Категория НС - II	Количество насосов
					Рабочих	Резервных
Хозяйственный	357,513 м3/ч = 99,309 л/с (одним насосом)	40,422 м	Д 500-65	1 Обоснование: НС-II подаёт воду непосредственно в сеть объединённого противопожарного водопровода.	2	2
Пожарный (добавочный)	177,5 л/с (всего)	19,431 м	Д 1250-65		1



Заключение

В результате проделанной работы провел гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск воды «до пожара» и «при пожаре». А так же рассчитал водоводы, запасные и напорно-регулирующие емкости, подобрал хозяйственно-производственные и пожарные насосы, т.е. произвел гидравлический расчет наружного объединенного водопровода.



Литература

Качалов А.А., Воротынцев Ю.П., Власов А.В. Противопожарное водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1985.

Гидравлика и противопожарное водоснабжение. /Под ред. Ю.А. Кошмарова. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.

Сборник задач по курсу «Противопожарное водоснабжение» Ю.Г. Баскин, А.И. Белявцев

СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1985.

СНиП 2.04.01-85 Внутренний водопровод и канализация зданий. - М.: Стройиздат, 1986.

Мальцев Е.Д. гидравлика и противопожарное водоснабжение. - М.: ВИПТШ МВД СССР.

ГОСТ 539-80. Трубы и муфты асбестоцементные напорные. - М.: Изд-во стандартов, 1982.

ГОСТ 12586-74. Трубы железобетонные напорные. - М.: Изд-во стандартов, 1982.

ГОСТ 16953-78. Трубы железобетонные напорные центрифугированнные. - М.: Изд-во стандартов, 1979.

ГОСТ 18599-83. Трубы напорные из полиэтилена. - М.: Изд-во стандартов, 1986.

ГОСТ 8894-77. Трубы стеклянные и фасонные части к ним. М.: Изд-во стандартов, 1979.

ГОСТ 9583-75. Трубы чугунные напорные, изготовленные методами центробежного и полунепрерывного литья. М.: Изд-во стандартов, 1977.

ГОСТ 21053-75 Трубы чугунные напорные со стыковым соединением под резиновые уплотнительные манжеты. М.: Изд-во стандартов, 1977.

Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984.

ГОСТ 22247-76Е. Насосы центробежные консольные общего назначения для воды. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1982.

Лобачев П.В. Насосы и насосные станции. - М.: Стройиздат 1990.

Размещено на Allbest.ru