При двух рабочих насосах, при их параллельной работе, производительность каждого равна половине расчетного расхода, а высота подачи насоса принимается для случая подачи всего расчетного расхода. При параллельной работе трех рабочих насосах производительность каждого равна трети от расчетного расхода.

При выключении из работы одного насоса производительность оставшихся увеличивается на 11%, при этом следует учитывать коэффициент параллельности.

Назначаем следующий режим работы насосов: три насоса работают 15 часов (с 6 до21 часов), остальные 9 (с 21 до 6 часов) часов работают два насоса.

Для определения производительности одного насоса решим уравнение:

где х - подача одного насоса, м3/час. Из уравнения находим х:

х = 93,37 м3/час.

Тогда три насоса подают: 3 • 93,37 = 280.11 м3/час; два насоса подают: 2·1,11·93,37 = 207,28 м3/час.

Для подбора марки насосов определяем потребный напор, который ориентировочно определяется по формуле:

                  (2.1)

где Z6 - отметка поверхности земли у водонапорной башни (по генплану), м, равная 74,2 м; Zp.cp - отметка среднего уровня воды в резервуарах чистой воды, принимается ниже поверхности земли у насосной станции П подъема на 2-3 м, м, равная 68,3-2,5=65,8 м;

Нб - расчетная высота ствола водонапорной башни до дна резервуара, м,

H6=z-z6+Hсв+hб                                                            (2.2)

где z - отметка поверхности земли в диктующей точке, питающейся в час максимального водоразбора от водонапорной башни, м, равная 72,5 м;

Нсв - свободный напор в диктующей точке, определяемый в зависимости от этажности застройки по п. 2.26 [1], равен 34 м;

hб - потери напора на участке от водонапорной башни до диктующей точки, м;

Нр.б - расчетная глубина воды в резервуаре напорной башни, ориентировочно принимается равной 5-6 м;

hH. ст - потери напора на внутренних коммуникациях насосной станции, принимаются предварительно равными 2-2,5 м;

hc - потери напора в водоводах и водопроводной сети от насосной станции до водонапорной башни.

Hб и hc определяются из расчета потерь напора по длине 2-3 м водного столба на один погонный километр сети, т.е. гидравлический уклон равен 0,002-0,003.

Потери напора на участке водонапорная башня - диктующая точка определяется по формуле:

 ,м                                        (2.3)

где i - гидравлический уклон;

lб - длина водоводов от диктующей точки до башни, равная 975 м.

H6 =0,002 · 975 =1,95 м.

Потери напора в водоводах и водопроводной сети от насосной станции до водонапорной башни определяются по формуле:

 ,м                                         (2.4)

где lС - длина контура НС-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-ВБ, равная 2325 м. По (2.4) получим:

Hс = 0,002 • 2325 = 4,65 м.

Подставляя полученные значения в формулу (2.2) находим расчетную высоту ствола водонапорной башни до дна резервуара:

Hб =72,5-74,2 + 34 + 1,95 = 34,25 м. Далее находим потребный напор насосов:

Hн = 74,2 - 65,8 + 34,25 + 5 + 2 + 4,65 = 54,3 м.

По [3] подбираем три насоса марки К100-65-250/2 с производительностью Q=100 м3/час и напором Н=80 м.

2.2 Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни

2.2.1 Определение табличным методом

Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни производится табличным методом. При определении регулирующей емкости назначается час суток после длительного и большого расхода из бака (21-22), считая, что к этому часу бак опорожняется, и за следующий час в графу 25 таблицы 1.2 ставим 0. Затем суммируем или вычитаем приток поступающей воды в бак за каждый час. Наибольшее число 25 графы является регулирующей емкость бака, т.е. 321,64 м3.

Наибольшее значение графы 23 соответствует максимальному транзиту, т.е. 72,22 м3, и приходится на 0-1 час.

2.2.2 Определение по аналитической формуле

В соответствии с п.9.2 [1] регулирующий объем воды в баке определяется по формуле:

,м3

где Qсут.max - расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут;

kH - отношение максимальной часовой подачи в сеть водопровода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления,

 (2.6)

 (2.7)

По (2.6),(2.7) получим:

kq - коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости, определяемый как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления,

Коэффициент kчравен:

Подставляя полученные значения в формулу (2.5) находим регулирующий объем воды в баке:

2.3 Определение полной емкости бака водонапорной башни

Суммарная емкость бака водонапорной башни определяется:

Wр.б=Wp+Wпож ,м3,                                 (2.9)

где Wp - регулирующая емкость башни (определенная табличным методом), м3;

Wпож- запас воды на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 минут, м3 ,

    (2.10)

где qпож - расход воды на тушение одного внутреннего и одного наружного пожара, л/с.

По формуле (2.10) получим:

Далее находим суммарную емкость бака:

Wр.б =321,64+12 = 333,64 м3.

Суммарная емкость бака водонапорной башни должна находиться в пределах 2-6% от суточного расхода.

Полученная емкость бака составляет, что меньше 6%.

По суммарной емкости подбираем типовую башню емкостью 350 м3.

3. Гидравлический расчет сети

Цель гидравлического расчета водопроводной сети заключается в нахождении экономически наивыгоднейших диаметров магистральных трубопроводов всех участков сети и сопротивлений в них, достаточных для пропуска необходимого количества воды ко всем потребителям с требуемым напором и необходимой степенью надежности, а также в определении минимальных потерь напора на участках сети, которые нужны для установления высотного положения регулирующей емкости и требуемого напора насосов второго подъема, и минимальной стоимости водопроводной сети.

3.1 Определение путевых и узловых расходов

После трассировки магистральную водопроводную сеть разбивают на расчетные участки. Начало и конец участка нумеруют (номера узлов), узлы намечают также в точках подключения водоводов от насосной станции, от водонапорной башни, в местах отбора воды крупными потребителями и в местах устройства пересечений и ответвлений магистральных линий. Условно принимается, что отбор воды происходит только из гидравлического узла. Отбор воды в течение суток изменяется в значительных пределах, фактическую картину которого установить очень трудно. На практике принимают условную схему водоотбора, которая предполагает равномерную отдачу воды магистральной водопроводной сетью.

3.1.1 Путевые расходы

По табл. 1 максимальный общегородской расход приходится на час суток с!2 до 13 и составляет 320,2 м3/ч или 88,94 л/с.

Этот расход определяется следующим образом: равномерно распределенный хозяйственно-

питьевой расход                                            229,72м3 1ч или 63,81 л/с

расход в больнице                                         1,1 м3/ч                0,3 л/с

расход воды на механическую поливку       23,3 м3/ч              6,47 л/с

расход на промпредприятии                        66,08 м3/ч            18,36 л/с

Итого:                                                            320,2 м3/ч            88,94 л/с

Подача воды в сеть:

насосная станция подает                              280,11 м3/ч         77,81 л/с

водонапорная башня подает                        40,09 м3/ч           11,13 л/с

Итого:                                                            320,72 м3/ч          88,94 л/с

Находим длину каждого участка сети по генплану, причем длина участка, у которого кварталы города расположены по одну сторону, принимается равной половине длины этого участка. Длины водоводов переходов над реками не учитываются.

Путевой расход определяется по формуле:

                                    (3.1)

где qуд - удельный расход на 1 км сети, л/с;

1 - длина участка, км,

 (3.2)

где - сумма путевых расходов, л/с;

- сумма длин всех участков водопроводной сети, км. По (3.2) находим:

 л/с на 1 км

Таблица 3.1- Путевые расходы по участкам сети

3.1.2 Узловые расходы

Кроме вычисленного узлового расхода, полный отбор воды в узле включает в себя и сосредоточенный расход воды крупными потребителями: промышленными предприятиями, больницами и т.п.

В сумме все узловые расходы, т.е. равномерно распределенные расходы составляют 70,28 л/с,. К этим расходам добавляем сосредоточенные расходы. К узловому расходу 13 добавляем расход больницы:

q13 =4,77 + 0,31 = 5,08 л/с.

К узловому расходу 18 добавляем расход промпредприятия:

q18 =2,66 + 18,36 = 21,02 л/с.

3.2 Расчет сети на случай максимального хозяйственно-питьевого водопотребления плюс пожар

В соответствии с п. 2. 13 [1] приняты два пожара: один - в городе (расход воды на тушение 20 л/с); второй - на промпредприятии (40 л/с).

В городе за точку пожара принимаем точку 9, т.к. она является наиболее высокорасположенной. К этой точке к узловому расходу прибавляем 20 л/с, т.е. 4,55+20=24,55 л/с.

В точке 18, где находится промпредприятие, прибавляем 40 л/с, т.е. 21,02+40,0=61,02 л/с.

Поскольку во время пожара емкость водонапорной башни может быть быстро использована, расход целиком будет подаваться от насосной станции.

Расход, подаваемый насосной станцией II подъема при пожаре, равен:

 (3.3)

где QHC - подача насосной станции, л/с, равная 77,81 л/с;

Qпож -расход воды на тушение пожаров, л/с, равный бОл/с;

QВБ - подача воды от водонапорной башни, л/с, равная 11,13 л/с. Тогда по формуле (3.3) получим:

= 77,8 1 + 20 + 40 + 1 1,1 3 = 1 48,94 л/с.

3.2.1 Гидравлический расчет

Задаемся материалом труб - принимаем асбестоцементные трубы.

При заданных диаметрах труб предварительно намечаем распределение потоков воды по отдельным участкам сети. Распределение потоков должно соответствовать принципу подачи воды по наикратчайшему пути транзитных расходов для питания удаленных районов, а также взаимозаменяемости отдельных участков при аварии.

Далее определяем потери напора на участках колец по следующей формуле.

h = S·q2 ,м                                      (3.4)

где q - расход на участке, л/с;

S - сопротивление линии,

S=S0·l,                                           (3.5)

где sq- удельное сопротивление, принимаемое по [4]; 1 - длина участка, м.

Величина S считается для каждого участка один раз и при дальнейших расчетах считается постоянной, проверяется при достижении Л h допустимой величины.

После определения потерь напора, по данным предварительного распределения, вычисляют величину невязки одновременно во всех кольцах; если их величины больше допустимых, вычисляют поправочный расход для каждого кольца по формуле:

         (3.6)

Поправочный расход получает знак, который имела невязка в этом кольце. Так как направление поправочного расхода всегда противоположно по направлению невязки, то следует соблюдать правила:

1.      при положительном знаке у поправочного расхода он прибавляется к расходам участков, имеющих направление движения воды против часовой стрелки и наоборот;

2. При отрицательном знаке у поправочного расхода последний увеличивает расчетные расходы участков с движением воды по часовой стрелке и наоборот;

3. на участках, смежных для отдельных колец, поправочные расходы складываются с учетом их знаков и направлений

4. График пьезометрических линий

На основании расчета работы сети на случай максимального хозяйственно-питьевого расхода плюс пожар строится график пьезометрических линий. Построение осуществляется от точки пожара, которая для обеспечения в ней необходимого напора (10 м, п.2.30 [I]) потребует наиболее полного напора насосов П подъема.

Точкой пожара назначается точка 9, как наиболее высоко расположенная и удаленная от водонапорной башни.

Для построения графика пьезометрических линий выбираем контур сети по направлению НС-ДТ таким образом, чтобы в этот контур вошла точка пожара (НС-1-2-3-4-5-11-10-9-8). Промпредприятие в нашем случае не может войти в этот контур.

По принятому контуру сети на графике строим контур земли в масштабах: вертикальный-1:10000; горизонтальный- 1:500.

Для построения пьезометрических линий необходимо найти потери напора на участках НС-1 и 6-14.

4.1 Расчет водоводов

Расчет водоводов сводится к определению потерь напора в них. Потери напора определяются по формуле:

h=i·l, м,                                       (4.1)

где i - гидравлический уклон, принимаемый по [4];

1 - длина водовода.

На участке НС-1 наибольший расход, равный 148,94 л/с, имеет место при подаче максимального хозяйственно-питьевого расхода плюс пожар. На этом участке намечаются к прокладке два водовода и ведется расчет на пропуск одним водоводом 50 %полного расхода, т.е. 74,47 л/с.

Длина водовода 175 м. Диаметр принимаем равный 300 мм. По табл.1У [4] определяем уклон водовода, i =0,005, тогда потери напора составят:

h = 0,005 · 175 = 0,87 м.

При переходе через реку, на участке 6-14, принимаем к работе два водовода с расходом по каждому при хозяйственно-питьевом расходе плюс пожар 36,49 л/с. В этом случае длина участка равна 185 м, диаметр равен 250 мм, i =0,003.

Потери напора на этом участке равны:

h = 0,003 -185 = 0,56 м.

4.2 Построение пьезометрических линий

Для случая максимального хозяйственно-питьевого расхода плюс пожар построение начинаем с точки пожара (точка 9). В соответствии с п. 2.30 [1] свободный напор при тушении пожара должен быть не менее 10м.

Пьезометрическая отметка точки 9 складывается из отметки поверхности земли и свободного напора. Пьезометрическая отметка следующей точки определяются как сумма или разность (в зависимости от направления потока) известной пьезометрической отметки предыдущей точки (обе точки должны находиться на одном участке) и потерь напора на участке и т.д.

Пьезометрическая отметка точки 9 равна 73,5+10=83,5м;

отметка точки 8: 83,5-0,01=83,49 м;

отметка точки 10: 83,5+1,39=84,89 м;

отметка точки 11: 84,89+0,92=85,81 м;

отметка точки 5: 85,81-0,15=85,63 м;

отметка точки 4: 85,63+0,33=85,96 м;

отметка точки 3: 85,96+0,48=86,44 м;

отметка точки 2: 86,44+0,71=87,15 м;

отметка точки 1: 87,15+0,98=88,13 м;

отметка НС: 88,13+0,87=89 м.

По полученным отметкам строим график пьезометрических линий (рис. 4.1).

5. Линии равных свободных напоров

Построение линий равных свободных напоров позволяет определить условия работы сети на всех участках.

Таблица 5.1- Свободные напоры

Построение линий равных свободных напоров аналогично построению горизонталей на плане местности.

6. Деталировка сети

На контур кольца условными обозначениями наносятся арматура и фасонные чести из его узлов.

При конструировании узлов сети следует стремиться к их удешевлению и уменьшению размеров колодцев посредством рационального выбора фасонных частей и арматуры.

Выбор типа задвижек и определение их размеров следует производить в соответствии с данными главы 10 [5] и главы III раздела 6 [6].

Расстояние между пожарными гидрантами не должно превышать 150 м (п. 8.16 [1]).

Колодцы для размещения арматуры следует предусматривать сборными из типовых железобетонных элементов. Размеры камер и колодцев приведены в главе 54 раздела VII [5].

Минимальные расстояния от элементов оборудования до внутренней поверхности колодца по табл. 54.3 [5] и п. 8.63 [1] .

При определении размеров колодца следует учитывать.

1. глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания грунта (п. 8.42 [1]), для Ульяновской области глубина заложения приблизительно 2,1 м по [1, 7];

2. высота рабочей части колодца должна быть не менее 1,5 м;

3. высоту засыпки от верха покрытия колодца до поверхности земли следует определять с учетом вертикальной планировки и принимать не менее 0,5 м.

Для размещения пожарных гидрантов могут быть применены круглые колодцы диаметром 1000 мм из сборных железобетонных элементов.

Список литературы

1. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети сооружения. М., Стройиздат.

2. СНиП П-30-76. Часть П. Нормы проектирования. Глава 30. Внутренний водопровод и канализация зданий. М., Стройиздат, 1977.

3. ВНИИГИДРОМАШ. Центробежные насосы двухстороннего входа.

4. Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. М., Стройиздат, 1984.

5. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. Справочник монтажника под ред. А. К. Перешивкина. М., Стройиздат, 1988.

6. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Справочник монтажника под ред. А. С. Москвитина. М., Стройиздат, 1979.

7. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М., Стройиздат, 1983.

8. Н. Н. Абрамов. Водоснабжение. М., Стройиздат, 1982.

9.     Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика под ред. И. А. Назарова. М., 1967.

10.М. В.Зацепина. Курсовое и дипломное проектирование. М., Стройиздат, 1981.

Размещено на

Страницы: 1, 2