Курсовая работа (т): Гидравлический расчет объединенного наружного водопровода промышленного предприятия

Составляем расчетную схему водопроводной сети "при пожаре".расч.= 69,77 л/с - расход воды "при пожаре".

Точки 1,2,3,4,5,6,7 - точки (узлы) отбора воды, т.е. узловые расходы.

Точка 4 - пожарный гидрант, от которого производим наружное пожаротушение с расходом Qн.п.= 30 л/с. Это диктующая точка, т.е. точка встречи потоков воды. Получили два полукольца: I полукольцо - 1-2-3-4, II полукольцо - 1-7-6-5-4.

Определяем расходы воды на участках водопроводной сети "при пожаре".полукольцо:

участок 4 - 3: л/с

участок 3 - 2: q3-2= q3+ q4-3= 3,94 + 15,0 = 18,94 л/с

участок 2 - 1: q2-1= q4+ q3-2= 5,46 +18,94 = 24,4 л/сполукольцо:

участок 4 - 5: л/с

участок 5 - 6: q5-6= q2+ q4-5= 12,9 + 15,0 = 27,09 л/с

участок 6 - 7: q6-7 = q1+ q5-6= 5,35 + 27,09 = 32,44 л/с

участок 7 - 1: q7-1= q5+ q6-7= 12,9 + 32,44 = 45,37 л/с

Проверка: Q1 расч.= q2-1 + q7-1 =24,4 + 45,37 = 69,77л/с

Диаметры труб на участках принимаем те же, которые были приняты при расчете "до пожара", т.е.:

участок 4 - 3: d4-3= 100 мм

участок 3 - 2: d3-2= 125 мм

участок 2 - 1: d2-1= 150 мм

участок 4 - 5: d4-5 = 100 мм

участок 5 - 6: d5-6= 100 мм

участок 6 - 7: d6-7= 125 мм

участок 7 - 1: d7-1= 150 мм

Определяем потери напора в водопроводной сети "при пожаре". Для этого составляем таблицы 5,6.

Таблица 5

Определяем потери напора на участках.полукольцо:

участок 4 - 3: h4-3= S·q24-3= 0,17143 · (15,0)2= 38,57 м вод. ст и т.д.

ΣhI= h4-3+ h3-2+ h2-1= 38,57 + 13,87 + 3,31 = 55,75 м вод. стполукольцо:

участок 4 - 5: h4-5= S·q24-5= 0,03117 · (15)2= 7,01 м вод. ст и т.д.

ΣhII= h4-5+ h5-6+ h6-7+ h7-1= 7,01 + 45,58 + 35,62 + 19,08 =107,29 м вод. ст

Проверка:

ΔhI= ΣhI- ΣhII= 55,75 - 107,29 = - 51,54 м вод. ст.

Для данного периода, т.е. "при пожаре", допустимая невязка водопроводной сети составляет:Δh ≤ 1,0 м вод. ст. В расчете допустимая невязка получилась больше.

ΔhI≥ Δh = -51,54 м вод.ст ≥ 1,0 м вод. ст

В связи с этим производим перераспределение потока (расходов воды по

участкам) на величину поправочного расхода Δq:

л/с

Для определения величины поправочного расхода (Δq) определяем (S·q) в каждом полукольце.полукольцо:

участок 4 - 3: S·q4-3= 0,17143·15 = 2,57 и т.д.полукольцо:

участок 4 - 5: S·q4-5= 0,03117·15 = 0,47

Тогда ΣS·q = 0,135 + 0,732 + 2,57 + 0,42 + 1,09 + 1,57 + 0,46 = 6,99

На недогруженных участках I полукольца, где потери напора меньше, к расходам воды прибавляем величину поправочного расхода Δq = +3,68л/с.

На перегруженных участках II полукольца, где потери напора больше, от расходов вычитаем величину поправочного расхода Δq = - 3,68 л/с.

Определяем расходы воды по участкам сети с учетом величины поправочного расхода.полукольцо:

участок 4 - 3: q1= Q4-3+ Δq = 15,0 + 3,68 = 18,68л/с

участок 3 - 2: q1= Q3-2+ Δq = 18,94 + 3,68 = 22,62л/с

участок 2 - 1: q1= Q2-1+ Δq = 24,4 + 3,68 = 28,08л/сполукольцо:

участок 4 - 5: q1= Q4-5- Δq = 15,0 - 3,68 = 11,32 л/с

участок 5 - 6: q1= Q5-6- Δq = 27,09 - 3,68 = 28,76л/с

участок 6 - 7: q1= Q6-7- Δq = 32,44 - 3,68 = 32,73 л/с

участок 7 - 1: q1= Q7-1- Δq = 45,37 - 3,68 = 41,69 л/с

После перераспределения расходов воды определяем потери напора на

участках.полукольцо:

участок 4 - 3: h4-3= S·q21= 0,17143·(18,68)2= 59,81 м вод. ст и т.д.

ΣhIl= 4,38+19,79+ 59,81= 83,98 м вод. стполукольцо:

участок 4 - 5: h4-5=S·q2= 0,03117 · (11,32)2= 3,99м вод. ст и т.д.

Σ h1II = 16,11+ 44,5 + 31,8+ 3,99= 96,42 м вод. ст

Проверка:

Δhll = Σhll - Σh1II = 96,42 - 83,98 = 12,44 м вод. ст

Для данного периода, т.е. "при пожаре", допустимая невязка водопроводной сети составляет:Δh ≤ 1,0 м вод. ст. В расчете допустимая невязка получилась больше.

ΔhI≥ Δh = 12,44 м вод.ст ≥ 1,0 м вод. ст

В связи с этим опять производим перераспределение потока (расходов воды по участкам) на величину поправочного расхода Δq:

л/с

Таблица 6

Для определения величины поправочного расхода (Δq) определяем (S·q) в каждом полукольце.полукольцо:

участок 4 - 3: S·q4-3= 0,17143·18,68= 3,02и т.д.полукольцо:

участок 4 - 5: S·q4-5= 0,03117·11,32= 0,35

Тогда ΣS·q = 3,2 + 0,156 + 0,87+ 0,38 + 0,35 + 1,35 + 0,97 = 7,3

На перегруженных участках I полукольца, где потери напора больше, от расходов вычитаем величину поправочного расхода Δq = - 0,85 л/с.

На недогруженных участках IIполукольца, где потери напора меньше, к расходам воды прибавляем величину поправочного расхода Δq = +0,85 л/с.

Определяем расходы воды по участкам сети с учетом величины поправочного расхода.полукольцо:

участок 4 - 3: q2= Q4-3+ Δq = 18,68 - 0,85 = 17,83 л/с

участок 3 - 2: q2= Q3-2+ Δq = 22,62 - 0,85 = 21,77 л/с

участок 2 - 1: q2= Q2-1+ Δq = 28,08 - 0,85 = 27,23 л/сполукольцо:

участок 4 - 5: q2= Q4-5- Δq = 11,32 + 0,85 = 12,17л/с

участок 5 - 6: q2= Q5-6- Δq = 23,41 + 0,85 = 24,26л/с

участок 6 - 7: q2= Q6-7- Δq = 28,76+ 0,85 = 32,88 л/с

участок 7 - 1: q2= Q7-1- Δq = 41,69 + 0,85 = 42,54 л/с

После перераспределения расходов воды определяем потери напора на

участках.полукольцо:

участок 4 - 3: h4-3= S·q22= 0,17143·(17,83)2= 54,5 м вод. ст и т.д.

ΣhIII= 54,5+18,33+ 4,12 = 92,09 м вод. стполукольцо:

участок 4 - 5: h4-5=S·q22= 0,03117 · (10,47)2= 3,41м вод. ст и т.д.

Σ h1III = 3,41+ 42,44+ 29,53 + 16,77= 92,17 м вод. ст

ΔhIII = ΣhlIl - Σh1III = 92,17 - 92,09= 0,08 м вод. ст

Так как Δh< 1,0 м, то невязка водопроводной сети допустимая. Потери напора в водопроводной сети:

h= (ΣhIII+ΣhIIII)/2 = (98,88 + 92,09)/2 = 92,13 м вод. ст

Скорость потока воды на участках определяется по таблице, зная диаметр и расход воды на участках. Скорость на участке 6 -5 превышает 2,94 м/с, поэтому необходимо увеличить диаметр трубы. Делаем перерасчет диаметра.

6. Расчет водоводов

Расчет водоводов производим по максимальному секундному расходу воды. От насосной станции второго подъема до текстильного комбината проложены два водовода длиной по 400 метров каждый. (см. генплан)

В часы максимального водопотребления насосы, установленные в насосной станции второго подъема, подают воду на хозяйственно-питьевые и производственные нужды в количестве 42,26 л/с. (табл.2 гр.14)

При аварии одного из водоводов и пожаре на комбинате, другой водовод должен обеспечить подачу воды в количестве 100 % для целей пожаротушения и 70 % на хозяйственно-питьевые цели, т.е.:

л/с

по расходу воды Q = 69,58 л/с выбираем диаметр водоводов по табл. 33[1]. Принимаем чугунные водоводы диаметром 300 мм. Скорость движения воды составляет 0,95 м/с.

Так как водоводы работают в две линии, то до пожара по каждому из них пройдет половина расчетного сменного расхода воды, т.е.:

л/с

Потери напора в водоводе составляют:вод=S · q2= 0,00037 · (21,13)2= 0,17 м вод. ст.

где,- сопротивление чугунного трубопровода (табл.34[1]).

Потери напора в одном водоводе при пожаре составляют:вод= S · q2= 0,00037 · (69,58)2= 1,79 м вод. ст.

7. Расчет запасных и запасно - регулирующих емкостей

.1 Расчет объема резервуара чистой воды

Объем резервуара чистой воды определяется:

общ= Wнпз+ Wрег+ Wс.н.,

где,общ- общий объем воды в резервуаре, м3нпз- объем неприкосновенного противопожарного запаса воды, м3рег- регулирующий объем воды (принимается 18% от сменного водопотребления), м3с.н.- объем воды для собственных нужд (принимается 3% от сменного водопотребления), м3

Объем сменного водопотребленияWс.в.определяется:

Регулирующий объем воды определяется:

рег.= 0,18 · Wс.в.= 0,18 · 845,109 = 152,12 м3

Объем воды для собственных нужд определяется:

с.н.= 0,03 · Wс.в. = 0,03 · 845,109 = 25,35 м3

Объем неприкосновенного запаса воды определяется:

Следовательно:

общ.= 753,63 +152,12 + 25,35 = 931,42 м3

В соответствии с п. 9.29 [1] количество резервуаров в одном узле должно быть не менее двух. Принимаем два типовых резервуара емкостью по 500 м3

каждый.( Типовой проект 901-4-15, размеры 5,1 х 12 м, монолитный, цилиндрический, железобетонный).

.2 Расчет объема бака водонапорной башни

Объем бака водонапорной башни определяется:

б.в.б.= Wнпз + Wрег.

гидравлический водопровод напор водонапорный

где,нпз- объем неприкосновенного запаса воды, м3рег.- регулирующий объем, (принимается 6% от сменного водопотребления), м3

Объем неприкосновенного запаса воды определяется:

м3

Регулирующий объем воды определяется:рег.= 0,06 · Wс.в.= 0,06 · 845,109 = 50,71 м3

Следовательно:б.в.б.= 23,89 + 50,71 = 74,6 м3

Принимаем бак водонапорной башни объемом 100 м3. (Типовой проект

-18-664, сборный железобетонный, цилиндрический).

Диаметр бака водонапорной башни определяется:

Высота бака водонапорной башни определяется:

где,

,2 - запас высоты на случай переполнения бака водонапорной башни

.3. Расчет высоты расположения дна бака водонапорной башни

Высота расположения бака водонапорной башни определяется, исходя из того, что для поддержания давления во внутренней сети требуемый напор должен быть обеспечен при самом низком уровне воды в баке.

Высота расположения дна бака водонапорной башни определяется:

б.в.б.= 1,05 · hс.+ Hсв.+ ΔΖ

где,с. - потери напора в сети "до пожара" с учетом местных потерь, м

ΔΖ- разность отметок диктующей точки и бака водонапорной башни, м

Ηсв.- свободный напор на вводе в здание, м

Потери напора в сети "до пожара" определяются:с.= 1,05 · hIс.= 1,05 · 14,18 = 14,89 м

Разность отметок диктующей точки и бака водонапорной башни:

ΔΖ = Ζд.т.- Ζб.в.б.= 19 - 23 = - 4 м

Ζд.т.= 19 м, Ζб.в.б.= 23 м (см. генплан)

Свободный напор на вводе в здание:

Нв.в.=hс+ Н +Zпк ,

где,с- потери напора во внутренней сети (можно принять 5 м);пк- геометрическая высота подъема воды от уровня земли до наиболее

высоко расположенного и наиболее удаленного от ввода в здание нутреннего пожарного крана. (Z= 16 м - из задания)

Н- напор у внутреннего пожарного крана:

Нпк=hр+ Нст ,

где,р- потери напора в не прорезиненном пожарном рукаве длиной 20 м и диаметром 51 мм;

р=n·Sр·q,

где,количество пожарных рукавов (принимаем 1 рукав);р- сопротивление пожарного рукаварасход воды из стволар= 0,24 · 2,5 = 1,5 м вод. ст

Требуемый напор у ствола - Нст:

Нст= 7,8 м вод. ст (приR= 6 м,q= 2,5 л/с)

Тогда:

Нпк= 1,5 + 7,8 = 9,3 м вод. ст

Нвв= 5,0 + 9,3 + 16,0 =30,3 м вод. ст

Следовательно:

Нбв.б.= 1,05 · 14,89 + 30,3 - 4,0 = 41,93 м

8. Подбор насосов

Насосы подбираются по требуемому напору и по расчетному расходу воды. По этим данным (H,Q) по каталогу следует выбрать тип насоса и двигатель к нему.

В насосной станции второго подъема водопроводов низкого давления при пожаре напор не увеличивается, а увеличивается расход. Поэтому при пожаре хозяйственно-питьевые насосы продолжают свою работу, а для удовлетворения пожарных нужд включают добавочный пожарный насос, который имеет производительность равную расходу воды на пожарные нужды и напор равный напору хозяйственно - производственных насосов.

Иногда и для водопровода низкого давления потребный напор насосов при работе во время пожара значительно превышает потребный напор насосов при работе в обычное время. В этом случае насосная станция стремится к работе по схеме работы насосной станции высокого давления (с раздельными насосами на хозяйственные и противопожарные нужды), хотя водопровод низкого давления.

Подбор насосов производится по каталогам в зависимости от их производительности и необходимого напора.

.1 Подбор хозяйственно-производственных насосов

Производительность хозяйственно-производственного насоса определяется по максимальному расходу воды на хозяйственно-производственные нужды (см. табл.2 итого - графа 14).х.п.= 42,26 л/с

Следовательно, требуемый напор определяется:

Н = 1,05hвод+Hб+hб+ (Zб-Zн) +Zвс+hвс

где:вод- потери напора в водоводе (h= 0,16 м вод. ст);бв.б- высота водонапорной башни (Hбв.б= 41,93 м вод. ст);б- высота водонапорного бака (h=3,68 м);б- отметка земли в месте установки водонапорной башни (Z= 23 м);н- отметка оси насоса (Z=23 м);вс - геометрическая высота всасывания (Z=3,0 м - глубина резервуара);вс- потери напора во всасывающих линиях насосов (принимаемh=3,0 м).

Следовательно:

Н= 1,05 ∙ 0,16 + 41,93 + 3,68 + (23 - 23 ) + 3,0 + 3,0 = 51,78 м вод. Ст

По расходу Q= 42,26 л/с и напору Н = 51,78 м подбираем хозяйственно-производственные насосы.

Марка насоса: 4НДв -60

Производительность: Q= 42,0 - 50,0 л/с

Напор: Н = 97,0 - 104,0 м вод. ст

Высота всасывания (вакуумметрическая): Н = 2,0 - 3,3 м

Мощность:N=75,0 КВт

Число оборотов: n= 3000об/мин

Принимаем один рабочий насос, два пожарных насоса, один резервный насос (СНиП 2.04.02 - 84 п.п. 7.1 - 7.3, табл. 32).Категория надежности действия насосной станции - вторая (СНиП 2.04.02 - 84 п.4.4)

Расчетные расходы воды и напор, марку насосов и их основные параметры заносим в таблицу 7.

Таблица 7

Список литературы

СНиП 2.04.02 - 84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», - Госстрой, 1985.