Гидравлический расчет водопроводной сети

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………...5

1. Определение водопотребителей и расчет потребленного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды поселка и предприятия……………………………………………………………………….....6

1.1. Определение водопотребителей………………………………………...6

1.2. Расчет требуемых расходов  воды для поселка и предприятия……….6

1.3. Определение расчетных  расходов на пожаротушение………………14

2. Гидравлический  расчет водопроводной сети………………………………………..17

3. Определение режима  работы насосной станции НС-II……………………….26

4. Гидравлический расчет  водоводов……………………………………………..30

5. Расчет водонапорной  башни……………………………………………………32

5.1. Определение высоты  водонапорной башни…………………………..32

5.2.Определение емкости  бака водонапорной башни…………………….33

6. Расчет резервуаров  чистой воды……………………………………………….35

7.Подбор насосов для  насосной станции второго подъема……………………..39

Список использованной литературы……………………………………………...41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Число жителей в населенном пункте к концу расчетного периода 21000 человек. Здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями. Застройка зданий в 3 этажа.

           В населенном пункте имеется фабрика-кухня на 5000 блюд объемом до 2500 м3. Магистральная водопроводная сеть и водоводы проложены из стали с внутренним пластмассовым покрытием. Длина водоводов от НС-II до водонапорной башни   lвод = 600 м.

Промышленное предприятие по пожарной опасности относится к категории Г, два производственных корпуса II степени огнестойкости один объемом 90 тыс. м3, другой объемом свыше 400 тыс. м3, ширина зданий более 60 м, площадь территории предприятия свыше 150 га. Предприятие работает в три смены, количество рабочих в каждой смене Nсм = 500 человек, Расход воды на производственные нужды  Qсм = 600 м3/см. Душ принимают 100% рабочих в смену.

Схема водопроводной сети приведена в задании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение водопотребителей  и расчет потребленного расхода  воды на хозяйственно-питьевые, производственные  и пожарные нужды поселка и  предприятия

 

1.1 Определение водопотребителей

 

Объединенный хозяйственно-питьевой, производственный и противо-пожарный водопровод должен обеспечить расход воды на хозяйственно-питьевые нужды поселка и предприятия, хозяйственно-бытовые нужды общественных зданий, производственные нужды предприятия, тушение возможных пожаров в поселке и на предприятии.

 

1.2 Расчет требуемых расходов  воды для поселка и предприятия

 

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

Поселок

Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для населенных пунктов определяются по СНиП 2.04.02-84*[4] , п. 2.1, табл. 1, прим. 4 и зависят от степени благоустройства районов жилой застройки.                                                                                                        

В соответствии с п. 2.1. табл.1 СНиП 2.04.02.-84* норму водопотребления на одного человека принимаем 200 л/сут.                                                                          

Суточный расход определяется по формуле:

                                                     (1)

Qсут.ж = 200 21000 / 1000 =  4200 м3/сут,

         где qж – удельное водопотребление на одного жителя, принимаем по таблице 1 СНиП 2.04.02-84*;

          Nж – расчетное число жителей из задания.                                                      Суточный расход с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы увеличиваются на 10-20% (п. 2.1, примечание 4)   СНиП 2.04.02-84*:

                                                                           (2)                                             

Q'сут.max = 1,1 ∙ Qсут.ж =1,1 4200 = 4620 м3/сут.

Расчетный  расход  воды  в  сутки   наибольшего  водопотребления Qсут.mах, м3/сут. определяется по формуле:  

Qсут.mах = Ксут.mах∙ Q'сут.mах;                                (3)

Qсут.mах = 1,2 4620 = 5544 м3 / сут,

          где Ксут.mах – коэффициент суточной неравномерности водопотребления   определяется по п. 2.2 СНиП 2.04.02-84* (Ксут.mах = 1,11,3.) Ксут.mах  учиты-вает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благо-устройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, следует принимать  Kсут.max = 1,1; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, Kсут.max = 1,2; для зданий, оборудован-ных   внутренним   водопроводом   и   канализацией   без   ванн, Kсут.max = 1,3.

В данном примере в соответствии с исходными данными следует принимать Ксут.mах = 1,2

Расчетный часовой максимальный расход воды qч.max определяется по формуле:

                                                                            (4)

qч.max = 1,6 5544 / 24 = 369,6 м3/сут,

          где Кч.max – коэффициент часовой неравномерности водопотребле-ния, определяется из выражения:

                                     Кч.max =amax∙bmax                                             (5).

Кч.max =1,3 1,2 = 1,56

          где  amax – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местный условия, принимается по п. 2.2 СНиП 2.04.02-84*. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией, без ванн, следует принимать αmax = 1,4; для зданий, оборудован-ных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водона-гревателями, αmax = 1,3; для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, αmax = 1,2;  bmax – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по табл. 2, п.2.2 СНиП 2.04.02-84*.

В данном примере в соответствии с исходными данными следует принимать amax = 1,3; bmax = 1,2.

 Кч.max рассчитывается, а затем принимается ближайшее табличное значение  по  приложению  I  методических  указаний.   В   данном   примере Кч.max = 1,6.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в общественном здании (в данном примере – столовая) зависит от назначения здания и определяется по фор-муле:

                                                                                       (6)

Qоб.зд. = 16    5000 / 1000 = 80 м3 / сут,

           где qоб.зд – норма расхода воды потребителями в сутки для общественных зданий принимается по приложению 3 СНиП 2.04.01-85*;

                 Nиз – количество блюд.

Общий расход воды по поселку:

                                                                          (7)

∑= 5544 + 80  = 5624 м3/сут.

Предприятие

Расчетные величины хозяйственно-питьевого водопотребления в произ-водственных и вспомогательных зданиях, промышленных предприятиях опре-деляются по формулам:                                       

Водопотребление в смену:

                                                                                            (8)

= 25 400 / 1000 = 10 м3/смену,

          где qн.х-п – норма водопотребления на одного человека в смену принима-ется согласно п. 2.4 СНиП 2.04.02-84* и приложения 3 СНиП 2.04.01.85* ;

          Nсм – количество работающих в смену (по заданию).        

Суточное водопотребление:

                                                                                       (9)

= 10 2 = 20м3 / сут,

          где nсм – количество смен (по заданию).

Количество воды на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятий определяется по формулам:

Расход воды на душ в смену:

                                                                                                  (10)

 0,5 1 56 = 28 м3 / сут.

          где t = 1 ч – продолжительность действия душа после смены (приложение 3 СНиП 2.04.01-85*);

          0,5 м3/ч – норма расхода воды чеpез одну душевую сетку (приложение 3 СНиП 2.04.01-85*);

          Nс – количество душевых сеток, шт.

                                                                                                                   (11)

                                                                    (12)

    

шт

   где Nсм – количество рабочих, принимающих душ поcле cмены (по заданию).

 

Одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, пользуется 5 человек;

Суточное водопотребление на душ:

                                                                                                 (13)

= 28 2 = 56 м3 / сут,

          где nсм – количество смен (по заданию).

Расход воды на производственные нужды предприятия в смену              = 600 м3/см (по заданию), который распределяется равномерно по часам смены (восьмичасовая смена с перерывом на обед один час, в течение которого производство не останавливается). Принимается работа восьмичасовых смен: с 8 до 16 ч - первая смена; с 16 до 24 ч - вторая смена.

Часовой расход воды на производственные нужды:     

                                                                                               (14)

= 600 / 8 = 75 м3 / ч.

Суточное водопотребление на производственные нужды:

                                       (15) 
                                                   = 600 2 = 1200 м3 / сут.

Таким образом, суммарный расход воды по предприятию за сутки:

                                                                       (16)

= 20 + 1200 + 56 = 1276 м3 / сут.

Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен:

                                           

                                                                  (17)

 5624 + 1276 = 6900 м3 / сут.

Для определения режима работы насосных станций, емкости баков водонапорных башен и резервуаров чистой воды составляется таблица почасового суточного водопотребления и строится график водопотребления по часам суток.

Составляем  таблицу  суммарного  водопотребления  по  часам  суток  (таблица 1.1).

 

Пояснение к таблице 1.1

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

В графе 2 – расход воды поселком по часам суток в процентах от суточ-ного водопотребления согласно приложению I при Кч.max = 1,6 (согласно расче-там).

В графе 3 – расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток м3, например, с 10 до 11 часов расходуется 6,25 % от , т.е. 55446,25 % / 100 % = 346,5 м3/ч.

В графе 4 – расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (по заданию – фабрика-кухня) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложении I при Кч = Кч.max = 1,15.

В графе 5 – количество воды в м3, расходуемое столовой на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 10 до 11ч расходуется 4,6 % суточного расхода воды столовой):

= 80 · 4,6% / 100% = 3,68 м³/ч

В графе 6 – расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода воды. Распределение расхода по часам смены принято по приложению I при Кч  = 2.

В таблице 1.1 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для двухсменной работы.

В графе 7 – количество 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 (например, первая смена заканчивается в 16 ч, душ работает с 16 до 17 ч).

В графе 9 – расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены (Qсм = 600 м3, продолжительность смены 8 ч.).

 

= 600 / 8 = 75 м³/ч

В графе 10 – сумма расходов всех потребителей в определены час суток в м3, например, с 8 до 9 ч расходуется:

   В графе 11 – сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода. Например, суммарный суточный расход воды 6900 м3, а суммарный расход потребителей с 8 до 9 ч – 425,15 м3, что составляет 425,15 100 % / 6900 = 6,16159 %.

          При составлении таблицы необходимо  для контроля суммировать

числа, стоящие в столбцах, например, сумма чисел в столбце 3 должна быть равна и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1 – Водопотребление по часам суток в поселке и на промышленном предприятии

Часы  суток

Поселок

Предприятие

Всего за сутки

 

На хозяйственно-питьевое водопотребление

Общественное здание (Фабрика-кухня)

На хозяйственно-питьевое водопотребление

        
 

%от Qсут.max при

Кч=1,6

 

м3 / ч

%от Qсм.х-п при

Кч = 1,15

 

м3 / ч

% от

 при

Кч = 2

 

м3 / ч

 

м3/ч

 

м3/ч

 

м3 / ч

% от суточного водо  – потреб - ления

0-1

1,5

83,16

4,5

3,6

-

-

28

-

114,76

1,6631

1-2

1,5

83,16

4,5

3,6

-

-

 

-

86,76

1,2873

2-3

1,5

83,16

3,8

3,04

-

-

 

-

86,2

1,2492

3-4

1,5

83,16

3,8

3,04

-

-

 

-

86,2

1,2492

4-5

2,5

138,6

3,7

2,96

-

-

 

-

141,56

2,0515

5-6

3,5

194,04

3,7

2,96

-

-

 

-

197

2,8550

6-7

4,5

249,48

4,0

3,2

-

-

 

-

252,68

3,6620

7-8

5,5

304,92

4,0

3,2

-

-

  

-

308,12

4,4655

8-9

6,25

346,5

3,0

2,4

12,5

1,25

  

75

425,15

6,1611

9-10

6,25

346,5

4,9

3,92

6,25

0,625

  

75

426,0555

6,1746

10-11

6,25

346,5

4,6

3,68

6,25

0,625

  

75

425,80

6,1710

11-12

6,25

346,5

4,0

3,2

6,25

0,625

  

75

425,33

6,1642

12-13

5,0

277,2

4,0

3,2

18,75

1,875

  

75

357,27

5,1777

13-14

5,0

277,2

4,8

3,84

37,5

3,75

  

75

359,79

5,2143

14-15

5,5

304,92

4,8

3,84

6,25

0,625

  

75

384,385

5,5707

15-16

6,0

332,64

4,5

3,6

6,25

0,625

  

75

411,85

5,9688

16-17

6,0

332,64

4,5

3,6

12,5

1,25

28

75

440,49

6,3839

17-18

5,5

304,92

4,0

3,2

6,25

0,625

  

75

383,745

5,5614

18-19

5,0

277,2

4,7

3,76

6,25

0,625

  

75

356,585

5,1678

19-20

4,5

249,48

4,2

3,36

6,25

0,625

  

75

328,47

4,7604

20-21

4,0

221,76

4,1

3,28

18,75

1,875

  

75

301,91

4,3755

21-22

3,0

166,32

3,5

2,8

37,5

3,75

  

75

247,87

3,5923

22-23

2,0

110,88

4,3

3,44

6,25

0,625

  

75

189,94

2,7527

23-24

1,5

83,16

4,1

3,28

6,25

0,625

  

75

162,065

2,3486

Всего

100

5544

100

80

200

20

56

1200

6900

100


 

Из таблицы 1.1 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 16 до 17 ч., в это время на все нужды расходуется 440,49 м3/ч  или

                                     (18)

Qпос.пр = 440,49 ∙ 1000 / 3600 = 122,35 л/с.

По предприятию расчетный расход:

                  (19)

Qпр = (1, 25 + 28 + 75) · 1000 /3600 = 28,958 л/с.

Расчетный расход общественного здания (столовой):

                                                       (20)

Qоб.зд = (3,6 ∙1000) / 3600 = 1 л/с.

Собственно поселок расходует:

                                                = Qпос.пр – (Qпр + Qоб.зд)                            (21)

= 122,35 – (28,958+1) = 92,392 л/с.

По данным графы 11 таблицы 1.1 строим график водопотребления объединенного водопровода по часам суток (Рисунок 1.1)

Часы суток

Рисунок 1.1 – График водопотребления

 

1.3 Определение расчетных  расходов на пожаротушение

 

Расчетные расходы воды для наружного пожаротушения в населенных пунктах и на промышленных предприятиях определяются по СНиП 2.04.02-84*, пп.2.12-2.23, а для внутреннего пожаротушения по СНиП 2.04.01-85*, пп. 6.1-6.6.

В населенных пунктах число одновременных пожаров и расход воды на один пожар зависят от количества жителей и этажности застройки. На промы-шленных предприятиях число одновременных пожаров зависит от площади территории предприятий, а расчетный расход воды на наружное пожароту-шение – от степени огнестойкости зданий, категорий зданий по пожаро- и взры-воопасности, объема зданий, наличия фонарей, ширины здания, наличия авто-матических установок пожаротушения. Расчетное количество одновременных пожаров для объединенных водопроводов, обслуживающих населенные пункты и промышленные предприятия, зависит от площади территории предприятия и количества жителей в населенном пункте (п. 2.23 СНиП 2.04.02-84*). Расчетные расходы воды для внутреннего пожаротушения и расчетное коли-чество струй в населенных пунктах зависят от назначения здания, высоты (эта-жности), объема, а на промышленных предприятиях – от степени огнестойкос-ти зданий, категории здания по пожарной опасности, объема зданий.

Определим расчетные расходы воды для пожаротушения по исходным данным. Так как водопровод в поселке проектируется объединенным, то согла-сно СНиП 2.04.02-84*, п. 2.23 при количестве жителей 21000 человек и площа-ди предприятия до 150 га принимаем 2 пожара (два на предприятии или два в населенном пункте по наибольшему расходу воды) (п. 2.12, табл.5 СНиП 2.04.02-84*) при трехэтажной застройке с расходом воды 15 л/с на два пожара:

                               (22)

Расход воды на внутреннее пожаротушение в поселке при наличии фабрики-кухня , объемом до 2500 м3, согласно СНиП 2.04.01-85*, п. 6.1, табл. 1 принимаем одну струю производительностью 2,5 л/с.                     

                                                                             (23)

Согласно СНиП 2.04.02-84*, п. 2.22, на предприятии принимаем один пожар, так как площадь предприятия до 150 га.

Согласно п. 2.14, табл. 7 прим.1 СНиП 2.04.02-84*, расчетный расход воды для здания объемом 90 тыс. м3   а для здания объемом свыше 200 тыс. м3

Таким образом:

                                                       (24)

                   

л/с.

Согласно СНиП 2.04.01-85*, п. 6.1, табл. 2 расчетный расход воды на вну-треннее пожаротушение в производственных зданиях предприятия принимаем из расчета три струи производительностью 5 л/с каждая, тогда:  

                                              = 3 ∙ 5 = 15 л/с.                                     (25)

Таким образом, при одном пожаре на предприятии и одном в городе:

                                                                       (26)

  = 30 + 2,5 = 32,5 л/с;

                                                                   (27)

         =  35 + 15 = 50 л/с.

        

поэтому, согласно СНиП 2.04.02-84*, п. 2.23, расход воды на цели пожа-ротушения на предприятии определяем как удвоенное произведение расхода воды на предприятии:

                                                                                            (28)

= 2·50 = 100 л/с.

При определении расчетных расходов воды на цели пожаротушения не-обходимо внимательно изучить п. 2.23 СНиП 2.04.02-84*.

 

 

 

 

2 Гидравлический  расчет водопроводной сети

 

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется два раза: при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (в обычное время) и при пожаре. Цель гидравлического расчета – определить потери напора в сети в этих двух случаях.

Рассмотрим гидравлический расчет на примере водопроводной сети, показанной на рисунке 2.1. Для приведенного в разделе 1 примера общий рас-ход воды в час максимального водопотребления составляет 122,35 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 28,958 л/с, а сосредото-ченный расход общественного здания 1л/с.

Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последова-тельности:

1) определим равномерно  распределенный расход воды в  час максима-льного водопотребления:

= 92,392 л/с

2) определим удельный  расход воды qуд, т.е.  равномерно распределенный расход, приходящийся на единицу длины водопроводной сети:

 

 

                                                                                                                          (29)

 

           где l j – длина участка;

           m – количество участков;

           j – номер участка;

                                                                                                         (30)

qуд = 92,392 / 10000 = 0,0092392 л/(см);

3) определим равномерно  распределенные расходы по длине участков (пу-тевые отборы):

                                                                                                        (31)

Результату приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 –Путевые расходы

Номер участка

Длина участка, м

Путевой отбор, л/с

1-2

1000

9,2392

2-3

1500

13,8588

3-4

1000

9,2392

4-5

1500

13,8588

5-6

1500

13,8588

6-7

500

4,6196

7-1

1000

9,2392

7-4

2000

18,4784

   


 

4) определим узловые расходы  воды:

                                                                                        (32)

          где S Q пут j – сумма путевых отборов на участках, прилегающих к дан-ному узлу;

q1 = 0,5 ( Qпут.1-2 + Qпут.7-1 );

q1 = 0,5 х (8,1927+8,1927) = 8,1927  л/с и т.д.

Результаты приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 –Узловые расходы

Номер узла

Узловой расход, л/с

1

9,2392

2

11,549

3

11,549

4

20,7882

5

13,8588

6

9,2392

7

16,1686

 


 



Рисунок 2.1 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

 

5)  к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы.

К узловому расходу в точке 5 добавим сосредоточенный расход пред-приятия, а в точке 3 – сосредоточенный расход общественного здания. Тогда   q5 = 42,8168 л/с, q3 = 12,549 л/с. Величины узловых расходов показаны на рисунке 2.2. С учетом сосредоточенных 


Рисунок 2.2 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и сосредоточенными расходами при хохяйственно-производственном водопотреблении

 

6) 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.  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  рисунке 2.2).  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 соотношение q1 + q1-2 + q1-7 = Qпос.пр. Величины q1 = 9,2392 л/с  и  Qпoc.пp. = 122,35 л/с  известны , a  q1-2 и  q1-7 - неизвестны. Задаемся   произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q1-2 = 56,5554 л/с. Тогда q1-7 = Qпoc.пp. – (q1 + q1-2) = 122,35 – (9,2392+56,5554) = 56,5554 л/с.

Для точки 7 должно соблюдаться следующее   соотношение: Значения q1-7 = 56,5554 л/с и q7 = 16,1686 л/с известны, a q7-4 и q7-6 – неизвестны.  Задаемся   произвольно одной   из   этих   величин   и   принимаем, например, q7-4 = 20,1934 л/с. Тогда q7-6 = q1-7 – (q7 + q7-4) = 56,5554 – (16,1686 + 20,1934) = 20,1934 л/с. Расходы воды по другим участкам   сети   можно   определить   из следующих  соотношений:

Гидравлический расчет водопроводной сети 📙 Курсовая → 🆔 60512

Гидравлический расчет водопроводной сети 📙 Курсовая → 🆔 60512