Расчет водоснабжения поселка и расчет насосной установки

 

2.2 Распределение воды в кольце

 

Рис.2

Из расхода, поступающего в узел 3, извлекается половина путевого расхода qпут.2-3. Остаток, равный qк – 0,5 · qпут.2-3 , делится попалам и направля-ется к узлам 4 и 8. Распределение воды в узле 4: из расхода ( qк – 0,5 · qпут.2-3) /2 извлекается путевой расход qпут.4-10 и сосредоточенный расход  qТ . Остаток направляется в узел 5 (точка схода потоков). Распределение воды в узле 8: из расхода ( qк – 0,5 · qпут.2-3) /2 извлекается половина путевого расхода qпут.8-5 и сосредоточенный расход qА . Остаток направляется в узел 5, где извлекается вторая половина путевого расхода qпут.8-5 . Из узла 5 расход транзитом идёт через участок 5-6, на участке 6-7 извлекается qпут.6-7 . В узел 7 ( диктующая точка) приходит расход qФ + qпож .

л/с

qрасч3-4 = qрасч3-8 =16,3673 л/с

qрасч4-5 = qрасч3-4 – qпут.4-10 – qТ =16,3673–3,7884–0,2722 = 12,3067 л/с

qрасч8-5 = qрасч3-8 – 0,5· qпут.8-5 – qА =16,3673–0,5 · 11,501– 0,461= 10,1558 л/с

 

 

2.3. Определение диаметра труб,

скорости и потерь напора

Определяем диаметр труб по следующей формуле:

,

 где  q – расчетный расход на рассматриваемом участке, м3/с

        vэк – экономичная скорость движения воды в трубе, м/с.

Экономичная скорость –это скорость, при которой достигается мини-мальная стоимость сооружения трубопровода и его дальнейшая эксплуатация.

Принимаем  vэк = 1 м/с

       Уточняем действительную скорость:

,

где   dуч – расчетный диаметр трубопровода, м;

         qуч – расчетный расход на заданном участке, м3/с.

Поправочный коэффициент:

Определяем потери напора на каждом участке водопроводной сети:

h = Kп · А · q2 · l,

где  Кп – поправочный коэффициент

А – удельное сопротивление трубы, с

q – расчетный расход на участке, м3/с

l – длина участка, м.

Вычисляем:

м

Из приложения [4],1 выбираем стандартный диаметр трубы и определяем удельное сопротивление А.

Труба стальная электросварная: dст.3-4 = 150 мм =0,15 м, А =30,65 c2/м6

м/с

h3-4 = 1,039 · 30,65 · 16,36732 · 10-6 · 63 =0,538 м

м

Труба стальная электросварная: dст.3-8 = 150 мм =0,15 м, А =30,65 c2/м6

м/с

h3-8 = 1,039 · 30,65 · 16,36732 · 10-6 · 94 =0,802 м

* * *

м

Труба стальная электросварная: dст.4-5 = 125 мм =0,125 м, А =76,36 c2/м6

м/с

h4-5 = 1,027 · 76,36 · 12,30672 · 10-6 · 113 =1,342 м

* * *

м

Труба стальная электросварная: dст.8-5 = 125 мм =0,125 м, А =76,36 c2/м6

 

м/с

h8-5 = 1,056 · 76,36 · 10,15582 · 10-6 · 170 =1,414 м

* * *

м

Труба стальная электросварная: dст.5-6 = 150 мм =0,15 м, А =30,65 c2/м6

 

м/с

h5-6 = 1,0356 · 30,65 · 16,7122 · 10-6 · 111 =0,984 м

* * *

м

Труба стальная электросварная: dст.6-7 = 150 мм =0,15 м, А =30,65 c2/м6

м/с

h6-7 = 1,065 · 30,65 · 13,3972 · 10-6 · 98 =0,574 м

* * *

На участках 1-2 и 2-3 проходят следующие расходы:

qрасч.2-3= qк= 36,3877 л/с ,

qрасч.1-2= qк + 0,5 · qрасч.2-3= 36,3877+0,5 · 7,3062 = 40,0208 л/с

 

м

Труба стальная электросварная: dст.2-3 = 250 мм =0,25 м, А =2,187 c2/м6

м/с

h2-3 = 1,075 · 2,187 · 36,38772 · 10-6 · 108 =0,336 м

* * *

м

Труба стальная электросварная: dст.2-3 = 250 мм =0,25 м, А =2,187 c2/м6

м/с

h1-2 = 1,059 · 2,187 · 40,02082 · 10-6 · 136 =0,505 м

 

2.4. Увязка кольцевого участка сети

Схема для увязки кольцевого участка для магистрали, проходящей через 2 звена:

Рис.3

Неувязка сети:

Δh = h3-4 + h4-5 – h3-8 – h8-5 = 0, 538 + 1,342– 0,802 –1,414 = – 0,336 м

Δh < 0,5 м, т. о. кольцо считаем увязанным.

 

3. Расчёт магистрали

 

Магистраль –это часть водопроводной сети от ВБ до диктующей точки (наиболее удаленной ). Это наиболее протяжённый и нагруженный (по расходу) участок сети. Диктующая точка –ферма Ф.

Магистралью будет участок 1-2-3-8-5-6-7. В него входят путевые расходы qпут.2-3, qпут.8-5, qпут.6-7  и сосредоточенный расход qФ .

Общие потери напора по длине магистрали, м:

hl =

hl = h1-2+ h2-3+ h3-8+ h8-5+ h5-6+ h6-7=0,505+0,336+0,802+1,414+0,984+0,574=4,615

Общие потери:   h =1,1 · hl =1,1 · 4,615 = 5,077 м.

 

4. Расчёт высоты  и емкости бака водонапорной башни

 

Для нормальной работы внешней водопроводной сети в ней должен быть создан напор, достаточный для бесперебойной подачи по трубам расчётных расходов в диктующую точку. Напор должен быть достаточен для преодоления сопротивлений в сети и обеспечивать в диктующей точке свободный напор, необходимый для дальнейшего распределения воды через внутреннюю водонапорную сеть и водоразборные приборы. Высота водонапорной башни должна обеспечивать поступление воды под требуемым напором к диктующей точке.

Высота ВБ определяется по формуле:

Нб = h + Hг + Нсв ,

где  Hг –геометрическая высота подъема воды, м;

Нсв –свободный напор, м;

h –общие потери напора по длине магистрали, м.

        Определяем  геометрическую высоту подъема:

Нг = zдт – zвб ,

где zдт –отметка геодезического уровня диктующей точки, м;

zвб –отметка геодезического уровня у ВБ, м.

Свободный напор зависит от этажности жилой застройки и определяется по формуле:

Нсв = (m – 1) · 4 + 10,

где m – количество этажей ( по заданию – m = 2).

Hг = 44 – 46 = –2 м

Нсв = (2 – 1 ) · 4 + 10 = 14 м

Нб = 5,077 – 2 + 14 = 17,077 м

Составляем таблицу распределения суточных расходов в соответствии с [1, прил.6].

Таблица 2. Распределение суточных расходов по часам суток в % от суточного расхода

Часы суток	Qжит %	Qсут.max.(ж) м3/сут	QА %	Qсут.max.(А) м3/сут	Q Т %	Qсут.max.(Т) м3/сут	QФ %	Qсут.max.(Ф), м3/сут	Qсут.max м3/сут	Q %	ΣQ %
	Кж=1,8	1402,83		13,28		7,84		2,834	1426,784
0-1	1,56	21,884148	–	–	–	–	0,5	0,01417	21,898318	1,535	1,535
1-2	0,69	9,679527	–	–	–	–	1	0,02834	9,707867	0,68	2,215
2-3	0,53	7,435	–	–	–	–	0,5	0,01417	7,44917	0,522	2,737
3-4	0,69	9,679527	–	–	–	–	0,5	0,01417	9,693697	0,679	3,416
4-5	0,74	10,380942	–	–	–	–	2,2	0,062348	10,44329	0,732	4,148
5-6	1,91	26,794053	–	–	–	–	2,2	0,062348	26,856401	1,882	6,03
6-7	5,38	75,472254	–	–	–	–	4,7	0,1332	75,605454	5,299	11,329
7-8	5,73	80,382159	6,25	0,83	6,25	0,49	4,7	0,1332	81,835359	5,736	17,065
8-9	7,81	109,561023	6,25	0,83	6,25	0,49	10,2	0,289068	111,170091	7,792	24,857
9-10	7,46	104,651118	6,25	0,83	6,25	0,49	5,4	0,153036	106,124154	7,438	32,295
10-11	6,07	85,151781	6,25	0,83	6,25	0,49	7,2	0,204048	86,675829	6,075	38,37
11-12	5,03	70,562349	6,25	0,83	6,25	0,49	6,1	0,172874	72,055223	5,05	43,42
12-13	3,3	46,29339	6,25	0,83	6,25	0,49	4,2	0,119028	47,732418	3,345	46,765
13-14	3,95	55,411785	6,25	0,83	6,25	0,49	9,1	0,257894	56,989679	3,994	50,759
14-15	2,6	36,47358	6,25	0,83	6,25	0,49	6,6	0,187044	37,980624	2,662	53,421
15-16	3,64	51,063012	–	–	–	–	2	0,5668	51,629812	3,619	57,04
16-17	4,34	60,882822	6,25	0,83	6,25	0,49	4,2	0,119028	62,32158	4,368	61,408
17-18	3,99	55,972917	6,25	0,83	6,25	0,49	3,6	0,102024	57,394941	4,023	65,431
18-19	4,69	65,792727	6,25	0,83	6,25	0,49	8,2	0,232388	67,345115	4,72	70,151
19-20	6,42	90,061686	6,25	0,83	6,25	0,49	7,2	0,204048	91,585734	6,419	76,57
20-21	7,11	99,741213	6,25	0,83	6,25	0,49	3,5	0,1	101,161213	7,09	83,66
21-22	8,33	116,85574	6,25	0,83	6,25	0,49	4,6	0,130364	118,306104	8,292	91,952
22-23	6,77	94,971591	6,25	0,83	6,25	0,49	0,8	0,022672	96,314263	6,75	98,702
23-24	1,26	17,675658	6,25	0,83	6,25	0,49	0,8	0,022672	19,01833	1,3	100

 

Определяем объем бака водонапорной башни:

Wб = Wр + Wн.п.з.

где  Wр – регулирующий объем, м3;

Wн.п.з. – неприкосновенный противопожарный запас воды, м3.

Определяем регулирующий объем:

где Qсут.max – расчетный суточный расход населенного пункта в сутки

наибольшего водопотребления, м3/сут;

a, b – максимальные разности ординат интегральных графиков подачи и

потребления соответственно по избытку и недостатку, % от расчетного

суточного расхода воды.

Определяем неприкосновенный пожарный запас:

Wн.п.з. = t · 60 · qпож

где  t – продолжительность тушения пожара из башни, мин, t = 10 мин;

qпож – принятый при расчете сети расчетный расход воды на тушение пожара, м3/с (qпож =10 л =0,01 м3).

Вычисляем: а = 6,03%, в = 8,048%

 м3;

Wн.п.з. = 10 · 60 · 0,01 = 6 м3 ;

Wб = 200,863 + 6 =206,863 м3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет простых ответвлений

Определяем напор, располагаемый сетью в точке присоединения ответвления к магистрали:

,

где –сумма потерь напора от ВБ до точки присоединения ответвления к магистрали.

Определяем допустимые потери на ответвлении:

hдоп =Hi –Hсв,

где  Hсв –свободный напор для здания (предприятия), находящегося в конце ответвления, м.

Гидравлический уклон на ответвлении:

.

Характеристика трубы:

,

где q –действительный расход на каждом из участков ответвления, м3/с.

Действительный расход определяется следующим образом: к расчётному расходу на участке прибавляется пожарный расход, т.к. пожар может возникнуть в любой точке сети, затем по А [1, прил.4] выбирают ближайший больший диаметр трубы.

Вычисляем: для участка 4-10

q = qрасч4-10 + qпож = (2,1664+10) · 10-3=12,1664 · 10-3 м3

Hi = Hб – 1,1·(h1-2+ h2-3+ h3-4)=17,077 –1,1·(0,505+0,336+0,538)= 15,56 м

hдоп = 15,56 –14 =1,56 м

 с2/м6.

Выбираем трубу: стальную электросварную ГОСТ 10704-76 диаметром

d =100 мм  (А = 172,9 с2/м2).

Вычисляем: для участка 8-9

q = qрасч8-9 + qпож = (0,461+10) · 10-3=10,461 · 10-3 м3

Hi = Hб – 1,1·(h1-2+ h2-3+ h3-8)=17,077 –1,1·(0,505+0,336+0,802)= 15,434 м

hдоп = 15,434 –14 =1,432 м

 с2/м6.

Выбираем трубу: стальную электросварную ГОСТ 10704-76 диаметром

d =125 мм  (А = 76,36 с2/м2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

1. Определение основных параметров насоса

  Определение производительности  насоса

Производительность насоса определяется по следующей формуле:

, 

где  Qсут.max – максимальный суточный расход воды потребителями поселка (исключая расход на противопожарные нужды), м3/сут,

Т – продолжительность работы насосной установки (берется с графика водопотребления), ч.

= 89,174 м3/ч = 0,02477 м3/с.

 

2. Определение напора

Напор насосной установки зависит от выбранной схемы подачи воды. Далее приводится расчет напора для установки, схема которой представлена на рис.4.

Рис.4. Схема насосной установки:

1 - колодец; 2 - приемный клапан с сеткой; 3 - колено; 4 - насос; 
5 - обратный клапан; 6 - регулировочная задвижка; 7 - водонапорная башня

 

Если вода в колодце и ВБ находится под атмосферным давлением, то напор определится по следующей зависимости:

H = H0 + h ,

где  Н0 – геометрическая высота подъемы воды, м;

h – потери напора на линиях всасывания и нагнетания, м.

   Геометрическая высота подъема  определяется по формуле:

H0 = (zб – zк) + Hб,

где  zк – геодезическая отметка уровня воды в колодце, м;

zб – геодезическая отметка уровня ВБ, м.

Н0 = (46 – 41) + 17,077= 22,077 м.

Потери напора определяются как сумма потерь напора на линиях всасывания и нагнетания:

h = hвс + hнаг .

3. Определение потерь напора

Потери напора можно определить по следующей методике. Если на трубопроводе имеются местные сопротивления, то, согласно принципу наложения потерь, общие потери напора на нем являются алгебраической суммой потерь по длине и потерь напора в местных сопротивлениях и определяются по следующей зависимости: 

 

где l – коэффициент гидравлического сопротивления трения;

l – длина трубопровода, м;