Водоснабжение и водоотведение ргр

ЗАДАЧА 1

Рассчитать  сеть внутреннего водопровода жилого здания, квартиры которого оборудованы умывальниками, мойками, ваннами с душами (или только душами — варианты 2, 5 и 9) и унитазами со смывными бачками (схема водопровода показана на рис. 1).

Здание оборудовано централизованной системой горячего водоснабжения с приготовлением горячей воды в водонагревателе, расположенном в подвале.

Исходные данные	Номер варианта
	79
Количество этажей, n	5
*Средняя заселенность  квартир U чел./кв.	3,3
Нормы потребления воды:
общая (холодная и горячая), в сутки наибольшего водопотребления qu   л/сут	230
общая, в час наибольшего  водопотребления (холодная и горячая) qhr, л/ч	12,5
Холодная q chr u л/ч	4,6
Расход воды прибором:
общий       q0'°' л/с	0,2
q0tot	100
холодной qc0 л/с	0,14
* Высота этажа (от  пола до пола), м	2,8
Длины участков, м:
В-1	2
1-2	0,7
2-3	1,5
3-4	0,6
а-b	4,6
b-c, d-e	8,2
c-d, e-f	9,4
f-g	7,3
Ввод	22
* Разность отметок  пола первого этажа V, и уровня земли V0 в месте присоединения ввода к уличной водопроводной сети (V,-V0),m	1,1
* Гарантийный напор  в городском водопроводе, м в.ст. Нгар.	32

Примечание. Исходные данные, отмеченные звездочкой, берут по предпоследней  цифре учебного шифра.

 

Внутренний  водопровод состоит из ввода, посредством которого он соединяется с уличной водопроводной сетью; магистрали, прокладываемой чаще всего в подвале или техническом подполье; распределительных трубопроводов (стояков); подводок к водоразборным устройствам и арматуры.

В состав внутреннего водопровода входит и водомерный узел, состоящий из скоростного водомера (водосчетчика), контрольно-спускного крана и арматуры, необходимой для его отключения.

Водомер служит для интегрального учета расхода  воды в системах внутреннего водопровода.

Водопровод хозяйственно-питьевого назначения рассчитывается на случай максимального хозяйственного водопотребления. Задачей гидравлического расчета внутреннего водопровода является обеспечение нормальной работой всех водоразборных приборов, находящихся в проектируемом задании. Расход воды, вытекающей из водоразборной арматуры при полностью открытом кране, зависит от ее гидравлического сопротивления (вида) и от величины напора перед арматурой. Каждый вид водоразборной арматуры имеет свой нормативный расход. Этот нормативный расход обеспечивается при определенном свободном нормативном напоре перед арматурой. Величина действующего свободного напора Н перед водоразборной арматурой определяется разностью между гарантийным напором в городской сети Н и суммой потерь напора при движении воды до данной водоразборной точки ∑h, сложенной с геометрической высотой ее подъема Н_г

Другими словами, свободной напор — это то, что  остается от гарантийного напора после  всех потерь напора и подъема воды на определенную высоту при ее движении до данной водоразборной точки.

Очевидно, что  в наиболее невыгодном положении  будет находиться самая удаленная и высоко расположенная от ввода водоразборная точка, до которой сумма потерь напора будет наибольшей. Такая водоразборная точка называется диктующей. На нее и ведется расчет.

 Основным назначением  гидравлического расчета водопроводной сети является выбор наиболее экономичных диаметров трубопроводов и определение требуемого напора для пропуска расчетных расходов воды. Расчет выполняют в следующем порядке. Выбранное расчетное направление движения воды (от ввода до диктующей точки) разделяют на расчетные участки. За расчетный участок принимают часть сети с постоянным расходом и диаметром между двумя водоразборными точками. Каждый расчетный участок водопроводной сети обозначают цифрами 1-2,2-3,3-4 и т. д. (см.рис.1). Нумерацию ведут от выливного отверстия диктующего крана сверху вниз. В заданной системе диктующей точкой будет душевая сетка ванны, для которой нормативный свободный напор будет наибольшим, поэтому первым расчетным участком будет участок В-1 (см. рис. 1). Затем определяют расходы воды на каждом расчетном участке по формуле

                                                    q = 5q_oa,                                                     (l)

где  q_o - нормативный расход воды прибором,

α -  безразмерный коэффициент, зависящий от количества водоразборных приборов на данном участке и вероятности их действия.

При определении  расчетных расходов следует иметь в виду, что на всех участках от диктующего водоразборного устройства до точки ответвления к водонагревателю (точка f) вода расходуется на нужды холодного водоснабжения. На участке f-g и во вводе расход воды общий — на холодное и горячее водоснабжение.

Предварительно следует определить вероятность действия приборов на участках холодного и общего водопровода. Для участков холодного водопровода вероятность действия приборов:

     (2)

где  q^c_hru-  норма расхода холодной воды потребителями в час наибольшего

водопотребления;

 U -  число водопотребителей:

                                                       U = un_кв n_эт                                                   (3)

здесь  и   -  средняя заселенность квартир, чел./кв.;.

п_кв - число квартир на этаже, равное числу стояков;

q^c₀ - нормативный расход холодной воды диктующим водоразборным устройством;

N   - число  водоразборных приборов в здании:

                                                        N= п_пр п_кв п_эт  ,                                          (4)

здесь  п - количество водоразборных приборов в одной квартире.

U=3.3*8*5=132

N=4*8*5=160

Для общих  участков величина р^tot определяют по формуле

                                                               

                (5)

где  q^tot_hr,u -  общая норма расхода воды (холодной и горячей), л, потребителем в час наибольшего водопотребления:

q^tot₀ -  общий нормативный расход воды одним прибором, л/с.

Затем, пользуясь прил. 1, по произведению NP определяется величина, а для каждого расчетного участка и соответствующий ей максимальный секундный расход воды q^c или q^tot.

После определения расходов воды на всех расчетных участках назначаются  диаметры труб. Диаметры труб внутренних водопроводных сетей надлежит назначать из расчета наибольшего использования гарантийного напора воды в наружной водопроводной сети.

Скорость движения воды в трубопроводах внутренних водопроводных сетей не должна превышать 3 м/с. Наиболее экономичными являются скорости в переделах 0,9-1,2 м/с. Эти скорости и должны служить ориентиром при назначении диаметров труб.

 В этих же таблицах (прил. 3) в зависимости от расхода воды и диаметра трубопровода приведены значения гидравлических уклонов (потерь напора на единицу длины трубопровода) на основании которых определяют потери напора по длине каждого расчетного участка по формуле:

                                               h_l=il,                              (6)

где l - длина расчетного участка.

Весь расчет внутреннего  водопровода сводят в расчетную  таблицу (табл. 1).

Таблица 1. Гидравлический расчет внутреннего водопровода

Номер расчет-ного  участка	Количество водоразборных приборов на данном участке, N, шт.	P	NP	α	Расчетный расход участке q, л/с	Диаметр трубопровода  d, мм	Длина расчет-ного участка Lм	Скорость движения воды v, м/с	Гидравли-ческий уклон i	Потеря напора по  длине участка  hl, м
1	2	3        4	4	5	6	7	8	9	10	11
В-1	1	0,00753	0,00735	0,2	0,2	15	2	1,18	0,3605	0,721
1-2	2		0,01506	0,202	0,202	15	0,7	1,18	0,3605	0,25235
2-3	3		0,02259	0,2215	0,2215	15	1,5	1,47	0,5604	0,8406
3-4	4		0,03012	0,237	0,237	15	0,6	1,47	0,5604	0,33624
4-5	4		0,03012	0,237	0,237	15	2,8	1,47	0,5604	1,56912
5-6	8		0,06024	0,290	0,290	20	2,8	0,94	0,1549	0,43372
6-7	12		0,09036	0,331	0,331	20	2,8	1,09	0,2064	0,57792
7-8	16		0,12048	0,367	0,367	20	2,8	1,25	0,2656	0,74368
8-9	20		0,1506	0,399	0,399	20	4,6	1,25	0,2656	1,22176
9-10	24		0,18072	0,42972	0,42972	20	8,2	1,40	0,3361	2,75602
10-11	24	0,0143	0, 3432	0,565	0,565	25	9,4	1,12	0,1558	1,46452
11-12	48		0,6864	0,80	0,80	25	8,2	1,50	0,2738	2,24516
12-13	96		1,3728	1,168	1,168	32	9,4	1,25	0,132	1,2408
13-14	144		2,0592	1,479	1,479	40	7,3	1,19	0,1003	0,73219
14- ввод	192		2,7456	1,724	1,724	40	22	1,43	0,1439	3,1658
Сумма потерь напора по длине                                                                                                                                              ∑hl= 15,13508
Ввод                                                                                                                                                                                         hnb=18,30088

После определения  расчетных расходов следует выбрать  водомер.

Максимальный  суточный расход воды (м³/сут) на нужды холодного и горячего водоснабжения определяют по формуле

     (7)

 м³/сут

где q^tot_u - общая норма расхода воды потребителем в сутки наибольшего водопотребления, л;

       U - число водопотребителей. .

Средний часовой  расход воды q^tot_T, м³/ч, за сутки максимального водопотребления.

q^tot_T =

, м³/ч

q^tot_T =30,36/24=1,265 м³/ч

Максимальный  часовой расход воды q^tot_hr, м³/ч, на нужды холодного и горячего водоснабжения:

                                                 q^tot_hr=0,005* q^tot_hr,o *a_hr,                                          (9)

q^tot_hr=0,005* 100 *5,492=2,746 м³/ч

где  q^tot_hr,o -  общий расход воды, л/ч, санитарно-техническим прибором;

a_hr - коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от значения произведения NP_hr (N - общее число санитарно-технических приборов, обслуживаемых проектируемой системой, P_hr - вероятность их использования).

Вероятность использования  санитарно-технических приборов для системы в целом определяют по формуле

  

     (10)

Принимаем крыльчатый водосчетчик  диаметром условного прохода 40 мм, s=0,51 л²/с²

После выбора водомера следует определить потерю напора в нем. Потерю напора в водомере h_вод, м, определяют по формуле:

h_вод=sq²,     (12)

где  s - гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое по прил. 4;

q -  расход воды, протекающей через водомер, л/с.

h_вод=0,51*1,724²=1,52 м,

Потери напора в крыльчатых счетчиках холодной воды не должны превышать 2,5 м.

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

                                         Н_тр = H_г + h_вв + h_вод +1,3 ∑h_l +H_p                                    (13)

где Н_г -  геометрическая высота подачи воды от точки присоединения ввода к наружной сети до диктующего водоразборного устройства:

                                       Н_г = Н_эт(п_эт -1) + (V₁ - V₀) +l_BA,                         (14)

где  Н_эт -  высота этажа;

п_эт  -  количество этажей;

l_В-1 -  длина первого расчетного участка (высота расположения диктующей расчетной точки над уровнем пола);

h_вв -  потеря напора во вводе;

h_вод  -  потеря напора в водомере;

∑h_l -  сумма потерь напора по длине расчетных участков;

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;

Н_р - рабочий нормативный напор у диктующего водоразборного устройства (для ванны со смесителем Н_р =3 м).

Н_г = 2,8(5 -1) + 1,1+2=14,3 м                         

                                         Н_тр = 14,3+ 18,30088+ 1,52 +1,3 *15,13508+3=56,8 м

Н_гар < Н_тр

32<56,8 м

Необходим повысительный насос.

Н_н = 56,8-32=24,8 м. Принимаем  насос марки 2КМ-20/З0а.

 

ЗАДАЧА  2

Определить  максимальный расчетный расход холодной воды q^c, л/с, в системе хозяйственно-питьевого водопровода промышленного предприятия, в едином блоке, которого имеются:

а) цех с тепловыделениями менее 84 кДж на 1м³/ч;

б) бытовые помещения с групповыми душевыми;

в) столовая с полным циклом приготовления блюд.

В здании имеется  централизованная система горячего водоснабжения.

Нормы расхода  холодной воды различными потребителями приведены в табл.2.

Данные табл. 2 взяты из обязательного прил. 3 СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

В данной задаче подсчет величины расчетного расхода  более сложен, что связано с наличием различных потребителей, которые могут быть разделены на три основные группы:

I - хозяйственно-питьевые нужды работников цеха и административного персонала (учитывается работа санитарных приборов личного пользования, кроме групповых душей);

II - душевые нужды;

III - нужды столовой.

Исходные данные	Номер варианта /~^
	9
Число рабочих в наибольшую смену	230
Число административного персонала в смену	60
Число душевых сеток в бытовых помещениях	65
Среднее количество блюд, приготовляемых за 1 ч в столовой	160
Число санитарных приборов, установленных в здании	82
Число специальных приборов, установленных  в столовой	21

 

Группа			Нормы расхода воды л
			В час наибольшего водопотребления qсhr,u. л/ч	Расход воды прибором qсо, л/с
	Водопотребители	Измеритель
I	Административный	1 чел. в смену	2	0,1
	персонал
1	Работники в цехе (кате-
	гория «остальные цехи»)	Тоже	5	0,1
11	Душевые в бытовых	1 душевая сетка в смену
	помещениях промыш-		230	0,14
	ленного предприятия
III	Предприятие общест-
	венного питания с приготовлением пищи, по-	1 условное блюдо	3,3	0,2
	требляемой на предпри-
	ятии

 

Поэтому в формулу  для определения расчетного секундного расхода холодной воды q^c = 5q^c_oa подставляется средневзвешенное значение секундного расхода холодной воды водоразборной арматурой, отнесенного к одному прибору, определяемое по формуле:

                                               

                 (14)

где  N_i - количество водоразборных приборов, обслуживающих группу водопотребителей;

q^c_oi -  секундный расход холодной воды, л/с, водоразборной арматурой для каждой группы водопотребителей (берут из табл.2);

P^c_i - вероятность действия санитарно-технических - приборов, определяемая (для групп I и III) по формуле :

                                                  

                                                   (15)

где  q^c_{hr и} -  норма расхода холодной воды в час наибольшего водопотребления потребителем группы i (принимаем из табл. 2);

U_i - количество потребителей в группе i (принимаем из таблицы исходных данных);

α - коэффициент, определяемый в зависимости  от общего числа приборов N и вероятности их действия P_∑i по прил. 2 при P_∑i > 0,1 и N ≤ 200; при других значениях P_zj и N коэффициент а следует принимать по прил. 1;

                                                                       (16)

В соответствии с изложенным, рекомендуется следующий порядок  решения данной задачи.

Вначале следует определить вероятности действия приборов в  каждой группе водопотребителейP^c₁, P^c_II, P^c_III. При этом величины Р^с₁ и Р^с_II определяют по формуле (15). Для II группы потребителей. (сетки душевые) принять Р^с_II = 1, так как все душевые установки могут быть включены одновременно после окончания смены в цехе.

Затем по формуле (14) вычисляют  величину q^c_o, по формуле (16) - величину Р_∑i ; по прил. 1 или 2 находят величину α, после чего вычисляют искомый расчетный секундный расход холодной воды q^c, л/с.

Решение:

I

I

II

III

л/с

q^c_o=5*0,14*32,25=22,6 л/с

 

ЗАДАЧА 3

Группа однотипных n-этажных жилых зданий снабжается водой из центрального теплового пункта, присоединенного трубопроводом ввода к уличной водопроводной сети. Холодная вода из уличной сети по вводу поступает в центральный тепловой узел, в котором установлен скоростной водонагреватель. Часть холодной воды проходит через водонагреватель и посту пает в горячую систему водоснабжения зданий, другая часть поступает в систему холодного водоснабжения

В каждой квартире установлено  четыре водоразборных прибора (умывальник, мойка, ванна с душевой сеткой и унитаз со смывным бачком).

Определить  расчетные расходы воды для теплового  пункта (на нужды холодного и горячего водоснабжения), подобрать водомер, устанавливаемый на вводе в тепловой пункт, вычислить средний и максимальный часовые расходы горячей воды группой зданий; произвести необходимый расчет и выбрать марку водонагревателя.

Максимальное  суточное потребление воды (м³/сут) теплоузлом на нужды холодного и горячего водоснабжения зданий определяются по формуле (7), в которой число водопотребителей

                                                     V = u* п_кв *п_эт* п_зд,                 (17)

где п_зд - количество однотипных зданий.

Средний часовой  расход воды q^tot_T, м³/ч, за сутки максимального водопотребления определяется по формуле (8), максимальный часовой расход q^tot_hr -  по формуле (9).

Исходные данные	Номер варианта
	79
Число однотипных зданий, n w	5
Число этажей n эт.	7
* Число квартир на этаже  n и	10
*Средняя заселенность квартир U чел/кв.	2,8
Норма расхода воды в сутки наибольшего  водопотребления: Общая q'°tu ,л Горячей qhu, л	300 120
Норма расхода воды в час наибольшего  водопотребления: Общая qtothr,u Горячей qhhr,u	15,6 10
*Начальные и конечные температуры теплоносителя, °С	100 65

По вычисленным  значениям расчетных расходов воды, руководствуясь прил. 4, следует подобрать марку водомера и по формуле (11) вычислить потери напора в нем, предварительно определив общий максимальный секундный расход воды группой зданий q^tot _:

                                                          q^tot=5* q^tot *α                           (18)

где α-  коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от значения произведения NP^tot.

Величину Р^tot определяют по формуле (5). Средний часовой расход горячей воды, м³/ч, определяют по формуле                                 (19)

где q^h_u-  норма расхода горячей воды, л, потребителем в сутки наибольшего водопотребления;

U - количество потребителей горячей воды;

Т - количество часов в сутках (Т = 24 ч).

Максимальный  часовой расход горячей воды, м³/ч,

                                                          q^h_hr=0,005*q^h_o,hr*α_hr                                                   (20)

где  q^h_o,hr - нормативный расход горячей воды, л/ч, водоразборным устройством;

a_hr  - коэффициент, определяемый по прил. 1 в зависимости от значения произведения NP_hr (N — общее число санитарно-технических приборов, обслуживаемых системой горячего водоснабжения, P_ht — вероятность их использования).                           (21)

где  Р^h - вероятность действия санитарно-технических приборов в системе горячего водоснабжения;

q^h_o  -  нормативный расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором.

где  q^h_hru -  нормативный расход горячей воды, л, потребителем в час наибольшего водопотребления;

N - количество  водоразборных приборов, обслуживающих систему горячего водоснабжения;

                                                                           N=n_np  n_кв  n_эm п_зд,                                     (22)

где  п_пр - количество водоразборных приборов в одной квартире, использующих

горячую воду.

Перед выбором  марки водонагревателя, необходимо определить расчетный расход тепла  для приготовления горячей воды в течение часа максимального потребления Q^h_hr кВт:

                                                                               (23)

где  t^c -  температура холодной воды, °С, в сети водопровода (принять равной 5°С);

Q^ht -  потери тепла подающими и циркуляционными трубопроводами системы горячего водоснабжения, кВт.

Потери тепла  можно учесть приближенно по формуле

                                                               Q^ht = Q^h_T к,          (24)

где  Q^h_T -  среднечасовой расход тепла, кВт, на нужды горячего водоснабжения;

к - коэффициент, учитывающий потери тепла трубопроводами (принять к = 0,35).

                                              

                                                   (25)

Согласно  условию задачи приготовление горячей  воды производится в скоростном водонагревателе, установленном в центральном тепловом пункте.

Скоростные  водонагреватели собирают из отдельных  секций, число которых зависит  от требуемой производительности тепла.

Каждая секция нагревателя представляет собой  корпус, изготовленный из стальной трубы, внутри которого размещают пучок из нагревательных латунных или стальных трубок диаметром 14-16 мм. По этим трубкам пропускают нагреваемую воду, а вокруг них — греющую.