Гидравлический расчет водопотребления. Максимальный секундный расход. Проектирование внутренних сетей водопровода

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/

МЧС России Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы

Кафедра пожарной, аварийно-спасательной техники и автомобильного хозяйства

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Противопожарное водоснабжение»

ТЕМА: Гидравлический расчет наружного объединенного водопровода населенного пункта

Санкт-Петербург - 2012 г.

Требуется определить хозяйственно-питьевое и производственное водопотребление в системе водоснабжения, обслуживающего населенный пункт (поселок) и предприятие.

Исходные данные:

Число жителей в населенном пункте - 35000 человек.

Здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями.

Застройка зданий в 3 этажа.

В населенном пункте имеется прачечная на механизированная на 700 кг сухого белья, объемом менее 10000 м3. Здание бани 3-х этажное.

Магистральная водопроводная сеть и водоводы проложены из стальных труб с внутренним пластмассовым покрытием. Длина водоводов от НС-II до водонапорной башни lвод=600 м.

Промышленное предприятие по пожарной опасности относится к категории В , два производственных корпуса I степени огнестойкости: один объемом 400 тыс. м3, другой объемом 570 тыс. м3, ширина здания 74 м.

Площадь территории предприятия 178 га. Предприятие работает в три смены, количество рабочих в каждой смене Ncm = 500 человек. Расход воды на производственные нужды. Душ принимают 60 % рабочих в смену.

Генплан водопроводной сети приведен на рис. 1.1.

Рис. 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. Расчет требуемых расходов воды для поселка и предприятия

Определение водопотребление начинаем с поселка, поскольку он является основным потребителем.

Поселок. В соответствии с п.2.1, табл.1 норму водопотребления на одного человека принимаем 200 л /сут.

Суточный расход:

Суточный расход с учетом примечания 4 , п.2.1

Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления

Согласно п.2.2 , принимаем Ксут.мах=1.2

Расчетный часовой максимальный расход воды:

Максимальный коэффициент часовой неравномерности водопотребления

Принимаем по п.2.2. и табл.2 мах = 1.3, мах = 1.175,

Тогда Кч.мах = 1.3 * 1.175 = 1.5275

По данных указаний принимаем Кч.мах = 1.5

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды гостиницы

где: Qкоек = 75 л/сут

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления для больницы

Суммарный расход воды по поселку:

Предприятие

В соответствии п.2.4 , и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем

Водопотребление в смену:

Суточное водопотребление:

Расход воды на душевые в смену

Кол-во душевых сеток:

Расход воды на производственные нужды в смену:

(по заданию), в час

Суточное водопотребление на производственные нужды:

Таким образом, расчетный суточный расход воды по предприятию составит:

Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен:

Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл. 1)

Пояснение к табл. 2.1:

В графе 1 приведены часовые промежутки от 0 до 24 ч.;

В графе 2 - расход воды поселком по часам суток в % от суточного водопотребления при Кч = 1.45.;

В графе 3 - расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3

В графе 4 - расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания по часам суток в %-х от суточного расхода. Распределение расходов по часам суток принято по приложению при Кч=2.5;

В графе 5 - кол-во воды в м3 , расходуемое больницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток

В графе 6 - расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в % от сменного расхода. Распределение расходов по часам смены принято при Кч=3.

В табл. 1 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для 3-х сменной работы.

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

		Предприятие	Всего за сутки
	На хозяйственно - питьевые нужды	Общественное здание	На хозяйственно - питьевое водопотребление				% от суточного
		(фабрика-кухня)					водопотреб-
	% от Qсут. max		% от Qоб. зд		% от Qпрсм. с-хп

В графе 7 - кол-во воды в м3 , расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены

В графе 8 - расход воды на работу душа, который учитывается в течение часа после работы каждой смены

В графе 9 - расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены

В графе 10 - сумма расходов всех потребителей в определённый час суток в м3

В графе 11 - сумма расходов всех потребителей в определённый час суток в процентах от суммарного суточного расхода

При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать графы, например, сумма графы 3 должна быть равна и т.д.

Из табл. 2.1 видно, что в посёлке и на предприятии наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч, в это время на все нужды расходуется 897,75 м3 /ч или

По предприятию расчётный расход:

Расчётный расход общественного здания (фабрики-кухни):

Собственно посёлок расходует:

По данным графы 11 табл. 1 строим график неравномерности водопотребления объединённого водопровода по часам.

3. Определение расчётных расходов воды на пожаротушение

Определим расчетные расходы воды для пожаротушения по данным приведенного примера. Так как водопровод в поселке проектируется объединенным, то согласно СНиП 2.04.02-84, п. 2.23 при количестве жителей 35000 чел. принимаем 2 одновременных пожара. Согласно п. 2.12, табл. 5 при 3-х этажной застройке с расходом воды 25 л/с на один пожар.

Расход воды на внутреннее пожаротушение в поселке при наличии больницы, здание трехэтажное объемом 10000 м3 , согласно СНиП 2.04. 01 - 85 , п. 6.1, табл. 1 принимаем одну струю, производительностью 2,5 л/с

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, расчетный расход воды для здания объемом 570 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 четырех струй производительностью 5 л/с каждая, тогда.

Таким образом,

Поэтому, согласно п. 2.23 СНиП 2.04.02-84 , расход воды на цели пожаротушения в поселке и на предприятии определяем как сумму расхода воды на предприятии и расхода в поселке:

4. Гидравлич еский расчет водопроводной сети

Рассмотрим гидравлический расчет на примере водопроводной сети, показанной на рис. 4.1. Общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 215,42 л/с, в том числе сосредоточенный расход общественного здания 0.081 л/с.

Рис. 2 - Расчетная схема водопроводной сети

Определим равномерно распределяемый расход:

Определим удельный расход воды:

Определим путевые отборы:

Результаты приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Определим узловые расходы:

Аналогично определяем расходы воды для каждого узла. Результаты приведены в таблице 3.

Узловые расходы

Таблица 3.

Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания (вместо точки 3 можно взять любую другую точку). Тогда q5=34,47л/с, q3=28,725 л/с. Величины узловых расходов показаны на рис. 4.2 . С учетом сосредоточенных расходов qузл=229,8л/с.

Рис. 3 - Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

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+q1-2+q1-7=Qпос.пр. Величины q1=22,98л/с и Qпос.пр=229,8л/с известны, а q1-2 и q1-7 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например,q1-2=103,4 л/с. Тогда q1-7 = Qпос.пр-(q1+q1-2)=103,4 л/с. Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение:

q 1-7 = q 7+ q 7-4+ q 7-6

Значение q1-7 = 103,4 л/c и q7=40,215 л/c известны, а q7-4 и q7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например, q7-4=31,6 л/c. Тогда q7-6 = 31,6л/с.

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

q4-5 = q7-4+q3-4-q4,

В результате получится:

q2-3 = 76,675 л/с,

q3-4 = 45,95л/с,

q4-5 =26,345л/с,

q6-5 = 8,62л/с,

Начинаем предварительно распределять расходы воды от диктующей точке. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показано на рис.4.

Рис. 4 - Расчётная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно - производственном водопотреблении

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+Qпож. рас-qдуш.. водопроводной труба бак насос

При гидравлическом расчете сети при пожаре:

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.

Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показано на рис.4.4.

Рис. 5 - Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами «при пожаре».

Определим диаметры труб участников сети. Для стальных труб Э=1.

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

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

d1-2= 0,516 м; d2-3= 0,466 м; d3-4= 0,412 м;

d4-5= 0,466 м; d5-6= 0,311 м; d6-7= 0,311 м;

d4-7= 0,311 м; d1-7= 0,516 м;

Следует иметь ввиду, что обычно рекомендуют определять диаметры по предварительно распределённым расходам без учёта расхода воды на пожаротушение, а затем проверять водопроводную сеть с найденными таким образом диаметрами на возможность пропуска расходов воды при пожаре. При этом в соответствии с п. 2.30 максимальный свободный напор в сети объединённого водопровода не должен превышать 60 м. Если в нашем примере определять диаметры по предварительным расходам при максимальном хозяйственно- производственном водопотреблении (т.е. без учета расхода воды на пожаротушение), то получаются следующие диаметры:

d1-2= 0,363 м; d2-3= 0,311 м; d3-4= 0,26 м;

d1-7= 0,363 м; d7-4= 0,2 м; d7-6= 0,2 м;

d4-5= 0,17 м; d6-5= 0,114 м;

Расчеты показали, что при этих диаметрах потери напора в сети при пожаре более 60 м. Это объясняется тем, что для сравнительно небольших населённых пунктов соотношение расходов воды по участкам водопроводной сети при пожаре и при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении довольно большое.

Поэтому диаметры труб некоторых участков следует увеличить и заново выполнить гидравлический расчет сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре.

В связи с вышеизложенным и для упрощения расчетов в курсовом проекте допускается определять диаметры участков сети по предварительным расходам при пожаре.

Увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.

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:

Потери напора в сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении:

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

Увязку удобно выполнять в виде таблицы (табл. 4.3).

Таблица 4 - Увязка сети при максимальном хозяйственно - производственном водопотреблении.

Номер кольца	Участок сети	Расход воды		Длина l, м	Скорость V, м/с			Гидравлический уклон i*10-3
	Потери напора	Первое исправление
				q"=q+Дq" , л/с

Таблица 5 - Увязка сети при расходах на пожаротушение.

Номер кольца	Участок сети	Расход воды	Расчётный внутренний диаметр dр, м	Длина l, м	Скорость V, м/с			Гидравлический уклон i*10-3
	Потери напора	Первое исправление
				q"=q+Дq" , л/с

Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределительными расходами при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении показана на рис.4.5.

Рис. 6 - Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределительными расходами при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.

5. Определение режима работы НС- II

Примем двухступенчатый режим работы НС-II с подачей воды с 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.

Рис. 7 - Режим работы НС - II и график водопотребления

В соответствии с графиком водопотребления (рис. 7) предлагается второй насос включить в 5 ч. и выключать в 21 ч. Этот режим работы НС-II нанесен на рис. 7 пунктирной линией.

Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим табл.6.

Таблица 6 - Водопотребление и режим работы насосов.

	Часовое водопотребление (см. табл. 1., графа 11)	I вариант	II вариант
		Подача насосов	Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке		Поступление в бак	Расход из бака	Остаток в баке

В графе 1 проставлены часовые промежутки, в графе 2 - часовое водопотребление в % от суточного водопотребления в соответствии с графой 11 табл.2.1, в графе 3 подача насосов в соответствии с предложенным режимом работы НС-II.

Если подача насосов выше, чем водопотребление поселка, то разность этих величин записывается в графу 4 (поступление в бак), а если ниже - в графу 5 (расход из бака).

Остаток воды в баке (графа 6) к концу некоторого часового промежутка определяется как алгебраическая сумма данных граф 4 и 5 (положительных при поступлении воды в бак и отрицательных при расходе из него). Например, к концу первого часа в баке накопилось 0,04% от суточного расхода воды, а к 4 часу 0,04+0,023 + 0,45+0,41=1,13%. В четыре часа водопотребление в поселке стало выше подачи насосов и к пятому часу в баке осталось 1,13-0,45=0,68% суточного расхода воды.

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

2,53+-0,4=2,93% 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=9,33ч. 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 5,17+-1,11=6,28%, т.е. при этом режиме необходимо увеличение емкости бака водонапорной башни и окончательно выбираем режим работы НС-II по первому варианту.

6. 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 асбестоцементных труб и длина водоводов от НС-II до водонапорной башни lвод=600м.

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:

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

При значении Э=1 определяем диаметр водоводов:

dвод=0.3м; dвн.=0.311м.

Скорость воды в водоводе определяется...

Подобные документы

Определение водопотребителей. Расчет требуемых расходов воды для поселка и для предприятия, а также на пожаротушение. Увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре. Расчет резервуара чистой воды.

курсовая работа , добавлен 30.11.2014


Определение водопотребителей, расчёт потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды населенного пункта и промышленного предприятия. Определение высоты водонапорной башни. Расчет резервуаров чистой воды, подбор насосов.

курсовая работа , добавлен 25.03.2013


Генеральный план текстильного комбината. Определение расчетных расходов воды. Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск воды (до пожара). Потери напора на участках. Расчет запасных и запасно-регулирующих емкостей. Объем бака водонапорной башни.

курсовая работа , добавлен 17.01.2015


Расчет тупиковой части сети водопровода. Определение диаметров труб. Выбор магистрального направления. Вычисление суточных расходов. Подготовка магистральной сети к гидравлическому расчету. Определение диаметров водопровода. Высота водонапорной башни.

курсовая работа , добавлен 01.02.2015


Расчет водопроводной насосной станции 2-го подъема, определение категории надежности станции. Расчет вместимости бака водонапорной башни. Проектирование станции, подбор и размещение оборудования. Определение технико-экономических показателей станции.

курсовая работа , добавлен 13.02.2016


Краткая характеристика населенного пункта. Расчет расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные нужды и на пожаротушение. Гидравлический расчет водопроводной сети. Расчет напорно-регулирующих емкостей и насосной станции второго подъема.

курсовая работа , добавлен 08.10.2010


Расчет максимальной подачи насосной станции. Определение диаметра и высоты бака башни, потерь напора во всасывающих и напорных водоводах, потребного напора насосов в случае максимального водопотребления, высоты всасывания. Подбор дренажного насоса.

курсовая работа , добавлен 22.06.2015


Гидравлический расчет и конструирование водопроводной сети. Краткая характеристика объекта водоснабжения, определение расчетных расходов воды в городе. Выбор системы водопровода и трассировка водоводов, подбор насосов; испытание, промывка, дезинфекция.

курсовая работа , добавлен 27.09.2011


Выбор режима работы насосной станции. Определение объема и размеров бака водонапорной башни. Определение емкости безнапорных резервуаров чистой воды. Подбор насосов, построение характеристик параллельной работы насосов, трубопроводов. Электрическая часть.

курсовая работа , добавлен 28.09.2015


Расчет производительности насосной станции второго подъема. Построение ступенчатого и интегрального графиков водопотребления. Расчет регулирующей вместимости водонапорной башни при равномерной работе станции. Выбор оборудования и трубопроводной арматуры.

Задачей гидравлического расчёта внутреннего водопровода является обеспечение нормальной работой всех водоразборных приборов, находящихся в проектируемом здании. Расход воды, вытекающей из водоразборной арматуры при полностью открытом кране, зависит от её гидравлического сопротивления и вида, от величины напора перед арматурой. Каждый вид водоразборной арматуры имеет свой нормативный расход (приложение 4). Этот нормативный расход обеспечивается при определённом свободном нормативном напоре перед арматурой. Величина действующего свободного напора , м, перед водоразборной арматурой определяется разностью между гарантийным напором в городской сети , м, и суммой потерь напора при движении воды до данной водоразборной точки , м, сложенной с геометрической высотой подъёма , м

Другими словами, свободный напор – это то, что остаётся от гарантийного напора после всех потерь напора и подъёма воды на определённую высоту при её движении до данной водоразборной точки.

Очевидно, что в наиболее невыгодном положении будет находиться самая удалённая и высоко расположенная от ввода водоразборная точка, до которой сумма потерь будет наибольшей. Такая водоразборная точка называется диктующей. На неё и ведётся расчёт.

Потери напора на каждом участке внутреннего водопровода зависят от расхода воды, протекающей по участку, длины участка и диаметра труб. Основным назначением гидравлического расчёта водопроводной сети является выбор наиболее экономичных диаметров трубопроводов и определение требуемого напора для пропуска расчётных расходов воды.

Расчёт выполняют в следующем порядке.

Выбранное расчётное направление движения воды (от ввода до диктующей точки) разделяют на расчётные участки. За расчётный участок принимают часть сети с постоянным расходом и диаметром между двумя водоразборными точками. Каждый расчётный участок водопроводной сети обозначают цифрами 1–2, 2–3, 3–4 и т. д. Нумерацию ведут от выливного отверстия диктующего крана сверху вниз до водомерного узла.

После определения расходов воды на всех расчётных участках назначаются диаметры труб. Для подбора диаметров труб пользуются таблицами гидравлического расчёта труб. В этих таблицах для различных диаметров и расходов приводится допустимая скорость протекания воды , м/с.

Диаметры труб внутренних водопроводных сетей надлежит назначать из расчёта наибольшего использования гарантийного напора воды в наружной водопроводной сети.

Скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей не должна превышать 3 м/с. Оптимальной скоростью движения воды является скорость 1,5…2 м/с. Наиболее экономичными являются скорости в пределах 0,9…1,2 м/с. Эти скорости и должны служить ориентиром при назначении диаметров труб. При этом диаметр труб внутриквартирных сетей водопровода принимают 15 мм.

В этих же таблицах в зависимости от расхода воды и диаметра трубопровода приведены значения гидравлических уклонов (потерь напора на единицу длины трубопровода) на основании которых определяют гидравлические потери напора по длине каждого расчётного участка по формуле

где – длина расчётного участка, м.

Весь расчёт внутреннего водопровода сводят в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Гидравлический расчёт водопроводной сети

Далее определяют величину напора, требуемого для подачи нормативного расхода воды к диктующему водоразборному устройству при наибольшем хозяйственно-питьевом водопотреблении с учётом потерь напора на преодоление сопротивлений по пути движения воды.

где – геометрическая высота подачи воды от точки присоединения ввода к наружной сети до диктующего водоразборного устройства, м;

– потеря напора во вводе, м;

– потеря напора в водомере, м;

– сумма потерь напора по длине расчётных участков, м;

1,3 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях, которые для сетей хозяйственно-питьевого водопровода жилых и общественных зданий берутся в размере 30% от потерь напора по длине;

– рабочий нормативный напор у диктующего водоразборного устройства, м, принимаемый по приложению 4.

, (1.15)= 3 м/с. В таком случае будет наиболее полно использован располагаемый гарантийный напор.

Если потребный напор окажется немного больше гарантийного, следует попробовать на некоторых участках увеличить диаметр трубопровода с тем, чтобы уменьшить потери напора. Такую операцию можно рекомендовать, если недостающий напор не превышает 50% от суммы потерь напора по длине участков.

При значительной недостаче напора необходимо произвести расчёт повысительной насосной установки.

Гидравлический расчет наружной водопроводной сети систем водоснабжения

Основная задача расчета наружной водопроводной сети – определить экономически наивыгоднейший диаметр труб и потери напора на всех участках, исходя из того, чтобы обеспечить наиболее экономичный режим работы всего водопровода и минимальную стоимость строительства водопроводных сетей .

Если известно количество воды, которое необходимо подать отдельным потребителям, можно определить количество воды, которое должно пройти по тому или иному участку водопроводной сети. При выключении одной линии кольцевой сети подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды по остальным линиям допускается уменьшить на 30-50% в зависимости от числа точек питания сети, а в наиболее неблагоприятной точке – не более чем на 75% расчетного расхода. Свободный напор в этой точке должен быть не менее 10 м, причем общую подачу воды допускается снижать не более чем на 30%. При расчете сети на пожаротушение выключение линий кольцевых сетей не учитывается.

Гидравлический расчет сети объединенного водопровода проводится на два режима:

– максимальное хозяйственно-производственное водопотребление из сети

Q расч. = Q х-п. + Q пр . . (5.1)

– тушение расчетного количества пожаров при максимальном хозяйственно- производственном потреблении воды;

Q расч. = Q х-п. + Q пр. +. Q пож . . (5.2)

Понятие экономически наивыгоднейшего диаметра возникло из рассмотрения условий совместной работы водопроводной сети и насосной станции. Для нахождения диаметров участков сети необходимо знать расчетные расходы в этих участках.

При малых диаметрах трубопроводов потери напора в сети будут большими, а следовательно, увеличится полный расчетный напор насосов. Поэтому для работы насосов ежедневно будет потребляться большое количество электроэнергии. При больших диаметрах трубопроводов потери напора снижаются, но увеличивается стоимость строительства водопроводных сетей.

Диаметр труб выбирается с учетом наиболее экономичных скоростей движения воды в них, при которых строительные и эксплуатационные затраты будут минимальными.

Наиболее экономичны водопроводные сети при скорости движения воды 0,7-1,2 м/с для труб диаметром 100-350 мм и 1,0 -1,5 м/с для труб диаметром 400-1000 мм. При расчете сети на пропуск пожарного расхода воды допускается увеличение скорости до 2,5 м/с.

Для сети, которая подлежит расчету, всегда известны (заданы) ее конфигурация, длины участков и отборы воды в узлах.

Гидравлический расчет тупиковой (разветвленной) наружной водопроводной сети

В узлах тупиковой (разветвленной) сети заданы отборы воды и, следовательно, расходы во всех участках по направлению и величине определяются единственно возможным способом. Это связано с тем, что от начального ее узла до любого узла имеется только один возможный путь. Расчет начинают от наиболее удаленного узла на основной (магистральной) линии двигаясь против течения воды (рисунок 5.1). Этот узел называется диктующей точкой - это точка наиболее удаленная от питателя и находящаяся в самых невыгодных условиях (напор в этой точке наибольший). Путем последовательного сложения узловых (сосредоточенных) расходов можно получить путевые расходы по участкам. При этом должен выполняться первый закон Кирхгофа, выражающий баланс расходов в узлах (åq i = 0). Расходы, приходящие к узлу, условно считают положительными, а расходы, уходящие от узла, включая сосредоточенный отбор, - отрицательными. После расчета основной линии приступают к расчету ответвлений.

1 – насосная станция II подъема; 2 – водонапорная башня; 3 – наружная сеть

Рисунок 5.1 – Схема тупиковой сети

Зная расчетные расходы и экономически целесообразные скорости, подбираем диаметры по таблице Шевелева или по формуле:

(5.3)

и определяем потери напора для каждого участка и общие потери в сети:

; h с = h 1 + h 2 +…+ h i , (5.4)

где S i – сопротивление трубы;

q i – расход на участке.

Затем проводится в том же порядке расчет с учетом расхода на пожаротушение. Если скорость на каком-либо участке превышает допустимую 2,5 м/с, требуется заменить трубы данного диаметра трубами большего диаметра, что уменьшает скорость движения воды. Затем провести расчет потерь напора для режима без учета расхода на пожаротушение с учетом новых диаметров труб.

Страница 4 из 9

Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода воды.

Основной задачей расчёта проектируемого наружного водопровода является обеспечение подачи воды к каждому зданию и сооружению в необходимом количестве и под соответствующим напором. Расчёт водопроводной сети ведётся из условия подачи, отвечающий наименьшим затратам на строительство и эксплуатацию. Расчёт водопровода необходим также не только для выбора диаметра труб и определения потерь напора в водопроводной сети, но и для установления напоров у насосной станции, подбора насосов определения высоты водонапорной башни в зависимости от потерь напора в водонапорной сети при подаче расчётных расходов к местам отбора.

Подготовка к гидравлическому расчёту начинается с распределения хозяйственно-питьевого расхода воды по узлам отбора. С этой целью определяем:

Удельный расход воды для рассчитываемой сети:

310+725+320+725+170+280+450+320=3300 м

Путевые расходы по участкам сети

Номера участков	Расчётная формула	Расчётные величины	Путевой расход, л/с

Проверка: 66 л/с

Во избежание арифметических ошибок проверка выполняется обязательно. Для получения удовлетворительного результата при проверке, удельный должен быть вычислен предельно точно. При получении незначительных расхождений путевые расходы следует округлять до десятых долей единицы с таким расчётом, чтобы выполнялось условие:

Узловые расходы

Номер узла	Расчётная формула	Расчётные величины	Узловой расход

Проверка: .66 л/с

Примечание: Для сокращения значности узловые расходы в узлах 3 и 5 округлены до десятых долей единицы.

Расход воды на предприятии 14,7 л/с в узле 5.

Из схемы водопроводной сети видно, что наиболее трудных условиях будет работать узел №7. Этот узел наиболее удален от ввода и расположен в самой высокой точке. Поэтому узел №7 будем считать диктующей точкой сети (точкой схода воды).

Из точки ввода в сеть (узел №2) в диктующую точку. Вода может поступать по трем наиболее вероятным направлениям, а именно:

I. 3 – 2 – 1 – 7

II. 3 – 2 – 5 – 6 – 7

III. 3 – 4 – 5 – 6 – 7

Эти направления по схеме обозначаем стрелами. Производим предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки.

Так как по подаче воды в узлы подбираются диаметры труб по участкам, то подачу в узлы можно назвать условной пропускной способностью труб. Таким образом, оформляется расчётная схема "Подготовка к гидравлическому расчёту на пропуск хозяйственно-питьевого расхода". После составления расчётной схемы необходимо приступить к подбору диаметров труб. При выборе диаметров труб водоводов и водопроводных линий по расходам воды прежде всего исходят из технико-экономических соображений. Диаметры труб подбираются с использованием экономических скоростей движения воды и "Таблиц для гидравлического расчёта водопроводных труб". Учитывая, что расход воды для целей пожаротушения велик по сравнению с прочими с прочими расходами, при подборе диаметров труб необходимо использовать нижние границы экономических скоростей движения воды. Подобранные диаметры труб наносятся на расчётную схему и приступают к составлению таблицы "Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расхода".

Гидравлический расчет сети является наиболее трудоемкой частью проекта. Большое количество цифр и вычислений требуют особого внимания.

Во избежание ошибок необходимо строго руководствоваться следующими правилами:

1. Заполнение таблицы для обоих колец проводят одновременно.
2. Заполнить графы 1 – 3, используя исходные данные задания, и графу 4, используя данные предварительного распределения потоков по направлениям.
3. С помощью таблиц для гидравлического расчета водопроводных труб заполняются графы 5, 6, 7.
4. Сделать перерасчет потерь напора для фактической длины каждого участка и занести в графу 8.
5. Определить невязку колей. Если она окажется по абсолютной величине больше 0,5, вычислить поправочный расход.
6. Занести поправочный расход в графу 9 и определить его знак. Для определения знака поправочного расхода необходимо использовать знак невязки и знак потерь напора на участках кольца. Так, например, в первом кольце невязка с «плюсом». Это значит, что на участках, имеющих положительные потери напора, поправочный расход нужно вносить с «минусом», чтобы уменьшить сумму положительных потерь напора в кольце, а на участках с отрицательными потерями напора – с «плюсом», чтобы увеличить сумму отрицательных потерь напора. Общий участок имеет две поправки. Знаки поправок определяются по тому кольцу, для которого они вычислены (см. в таблице участок 5 – 2).
7. В графе 10 исправленный расход определяется как алгебраическая сумма значений графы 4 и графы 9.
8. Графы 11 – 12 рассчитываются по аналогии с графами 6 – 8 (см. пункты 3 – 4).
9. Если после первого исправления желаемый результат не получен, необходимо выполнить последующие исправления до получения невязки в обоих кольцах меньше 0.5.

Окончательно вычисленные величины заносятся на расчетную схему увязанная водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода.

hI=h3-2+h2-1+h1-73,07+1,53+1,84=6,44м

hII=h3-2+h2-5+h6-7=3,07+0,72+1,3+1,61=6,7 м<

hIII=h3-4+h4-5+h5-6+h6-7=0,84+2,63+1,3+1,61=6,38 м

Средние потери напора в сети определяются:

hсети=(hI+hII+hIII)/n=(6,44+6,7 6,38)/3=6,54 м

Эта величина потерь напора в дальнейшем будет использована при расчете сооружений, работающих совместно с водопроводной сетью, это определение высоты водонапорной башни, а также подбора хозяйственных насосов станции II подъема.