Противопожарное водоснабжение
Содержание
Введение…………………………………………………………
1. Определение
водопотребителей и расчет потребленного
расхода воды на хозяйственно-питьевые,
производственные и пожарные нужды поселка
и предприятия…………………………………………………
1.1. Определение
водопотребителей……………………………………
1.2. Расчет требуемых расходов воды для поселка и предприятия……….6
1.3. Определение
расчетных расходов на
2.
Гидравлический расчет
3. Определение
режима работы насосной
4. Гидравлический
расчет водоводов……………………………………
5. Расчет
водонапорной башни………………………………
5.1. Определение
высоты водонапорной башни……………
5.2.Определение
емкости бака водонапорной
6. Расчет
резервуаров чистой воды…………………
7.Подбор насосов для насосной станции второго подъема……………………...39
Список использованной
литературы……………………………………………...
Введение
Число жителей в населенном пункте к концу расчетного периода 28 000 человек. Здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и централизованное горячее водоснабжение. Застройка зданий в 5 этажа.
В населенном пункте имеется механизированная прачечная с объемом 9000 м3 на 1200кг сухого белья. Магистральная водопроводная сеть и водоводы проложены из чугуна с полимерным покрытием, нанесенным методом центрифугирования. Длина водоводов от НС-II до водонапорной башни
lвод = 700 м.
Промышленное предприятие по пожарной опасности относится к категории Д, два производственных корпуса II степени огнестойкости один объемом 400 тыс. м3, другой объемом до 500 тыс. м3, ширина зданий более 60 м, площадь территории предприятия свыше 150 га. Предприятие работает в три смены, количество рабочих в каждой смене Nсм = 600 человек, Расход воды на производственные нужды Qсм = 700 м3/см. Душ принимают 80% рабочих в смену.
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 противопожарный 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, таблица 1, примечание 4 и зависят
от степени благоустройства районов жилой
застройки.
В соответствии
с п. 2.1. таблица 1 СНиП 2.04.02.–84* норму водопотребления
на одного человека принимаем 300 л/сут.
Суточный расход определяется по формуле:
(1)
Qсут.ж = 300 28000 / 1000 = 8400 м3/сут,
где qж – удельное водопотребление на
одного жителя, принимаем по таблице 1
СНиП 2.04.02-84*; Nж – расчетное число жителей из задания.
Q'сут.max = 1,1 ∙ Qсут.ж
Q'сут.max =1,1 8400 = 9240 м3/сут.
Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления Qсут.mах, м3/сут. определяется по формуле:
Qсут.mах = Ксут.mах∙ Q'сут.mах;
Qсут.mах = 1,1 9240 =10164 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 учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства 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, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн,
Kсут.max = 1,3.
В данном примере в соответствии с исходными данными следует принимать Ксут.mах = 1,1.
Расчетный
часовой максимальный расход воды qч.max определяется
по формуле:
(4)
qч.max = 1,4 10164 / 24 = 592,9 м3/сут,
где Кч.max – коэффициент часовой неравномерности водопотребления, определяется из выражения:
Кч.max = 1,2 1,19 = 1,428,
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, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями, 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 таблице 2, п.2.2 СНиП 2.04.02–84*.
В данном примере в соответствии с исходными данными следует принимать amax = 1,2; bmax =1,19.
Кч.max рассчитывается, а затем принимается ближайшее табличное значение по приложению I методических указаний. В данном примере
Кч.max = 1,4.
Расход воды на хозяйственно–питьевые нужды в общественном здании (в данном примере – механизированная прачечная) зависит от назначения здания и определяется по формуле:
(6)
Qоб.зд. = 1200 75 / 1000 = 90 м3 / сут,
где qоб.зд – норма расхода воды потребителями в сутки для общественных зданий принимается по приложению 3 СНиП 2.04.01–85*;
Nкоек – количество белья.
Общий расход воды по поселку:
(7)
∑= 10164 + 90 = 10254 м3/сут.
Предприятие
Расчетные величины
хозяйственно–питьевого водопотребления
в производственных и вспомогательных
зданиях, промышленных предприятиях определяются
по формулам:
Водопотребление в смену:
(8)
= 25 600 / 1000 = 15 м3/смену,
где qн.х-п – норма водопотребления на одного человека в смену принимается 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)
= 15 3 = 45 м3 / 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 96 = 48 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 через одну душевую сетку (приложение 3 СНиП 2.04.01–85*);
Nс–количество душевых сеток, шт.
(11)
(12)
где Nсм – количество рабочих, принимающих душ после смены (по заданию). Одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, пользуется 5 человек;
Суточное водопотребление на душ:
(13)
= 48 3 = 144 м3 / сут,
где nсм – количество смен (по заданию).
Расход воды на производственные нужды предприятия в смену
= 700 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, с 24 до 8 ч – третья смена.
Часовой расход воды на производственные нужды:
(14)
= 700 / 8 = 87,5 м3 / ч.
Суточное водопотребление на производственные нужды:
(15)
= 700 3 = 2100 м3 / сут.
Таким образом, суммарный расход воды по предприятию за сутки:
(16)
= 45 + 2100 + 144 =2289 м3 / сут.
Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен:
(17)
10254 + 2289 = 12543 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 суточного водопотребления согласно приложению I при Кч.max = 1,4 (согласно расчетам).
В графе
3 – расход воды поселком на хозяйственно-питьевые
нужды за каждый час суток м3, например,
с 8 до 9 часов расходуется 5,35 % от , т.е. 5,35 % / 100 %
101645,35 % / 100 % = 543,774 м3/ч.
В графе 4 – расход воды на хозяйственно–питьевые нужды общественного здания (по заданию – больница с грязелечебницей) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложению I при Кч = Кч.max = 2,5.
В графе 5 – количество воды в м3, расходуемое больницей с грязелечебницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 8 до 9 ч расходуется 6,25 % суточного расхода воды больницы):
(19)
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 = 3.
В таблице 1.1 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для трехсменной 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 8 ч, душ работает с 8 до 9 ч).
В графе 9 – расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены (Qсм = 700 м3, продолжительность смены 8 ч.).
(20)
В графе 10 – сумма расходов всех потребителей в определены час суток в м3, например, с 8 до 9 ч расходуется:
(21)
.
В графе 11 – сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода. Например, суммарный суточный расход воды 12543 м3, а суммарный расход потребителей с 8 до 9 ч –685,744 м3, что составляет 685,774 100 % / 12543 = 5,475357 %.
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 (больница с грязелечебницей) |
На хозяйственно-питьевое водопотребление |
||||||||
%от Qсут.max при Кч=1,5 |
м3 / ч |
%от Qсм.х-п при Кч = 2,5 |
м3 / ч |
% от при Кч = 3 |
м3 / ч |
м3/ч |
м3/ч |
м3 / ч |
% от суточного водопот-ребления | |
0-1 |
2,5 |
254,1 |
0 |
0 |
12,5 |
1,875 |
48 |
87,5 |
391,475 |
3,121064 |
1-2 |
2,65 |
269,346 |
0 |
0 |
6,25 |
0,9375 |
|
87,5 |
357,7835 |
2,852456 |
2-3 |
2,2 |
223,608 |
0 |
0 |
6,25 |
0,9375 |
|
87,5 |
312,0455 |
2,487806 |
3-4 |
2,25 |
228,69 |
0 |
0 |
6,25 |
0,9375 |
|
87,5 |
317,1275 |
2,528323 |
4-5 |
3,2 |
325,248 |
0 |
0 |
18,75 |
2,8125 |
|
87,5 |
415,5605 |
3,313087 |
5-6 |
3,9 |
396,396 |
0 |
0 |
37,5 |
5,625 |
|
87,5 |
489,521 |
3,902743 |
6-7 |
4,5 |
457,38 |
0 |
0 |
6,25 |
0,9375 |
|
87,5 |
545,8175 |
4,351571 |
7-8 |
5,1 |
518,364 |
0 |
0 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
606,8015 |
4,83777 | |
8-9 |
5,35 |
543,774 |
6,25 |
5,625 |
12,5 |
1,875 |
48 |
87,5 |
686,774 |
5,475357 |
9-10 |
5,85 |
594,594 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
688,6565 |
5,490365 | |
10-11 |
5,35 |
543,774 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
637,8365 |
5,085199 | |
11-12 |
5,25 |
533,61 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
627,6725 |
5,004166 | |
12-13 |
4,6 |
467,544 |
6,25 |
5,625 |
18,75 |
2,8125 |
87,5 |
563,4815 |
4,492398 | |
13-14 |
4,4 |
447,216 |
6,25 |
5,625 |
37,5 |
5,625 |
87,5 |
545,966 |
4,352755 | |
14-15 |
4,6 |
467,544 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
561,6065 |
4,47745 | |
15-16 |
4,6 |
467,544 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
561,6065 |
4,47745 | |
16-17 |
4,9 |
498,036 |
6,25 |
5,625 |
12,5 |
1,875 |
48 |
87,5 |
641,036 |
5,110707 |
17-18 |
4,6 |
467,544 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
561,6065 |
4,47745 | |
18-19 |
4,7 |
477,708 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
571,7705 |
4,558483 | |
19-20 |
4,5 |
457,38 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
551,4425 |
4,396416 | |
20-21 |
4,4 |
447,216 |
6,25 |
5,625 |
18,75 |
2,8125 |
87,5 |
543,1535 |
4,330332 | |
21-22 |
4,2 |
426,888 |
6,25 |
5,625 |
37,5 |
5,625 |
87,5 |
525,638 |
4,190688 | |
22-23 |
3,7 |
376,068 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
470,1305 |
3,74815 | |
23-24 |
2,7 |
274,428 |
6,25 |
5,625 |
6,25 |
0,9375 |
87,5 |
368,4905 |
2,937818 | |
Всего |
100 |
10164 |
100 |
90 |
300 |
45 |
144 |
2100 |
12543 |
100 |
Из таблицы 1.1 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч., в это время на все нужды расходуется 688,6565 м3/ч или
Qпос.пр = ∙ 1000 / 3600 (22)
Qпос.пр = 688,6565 ∙ 1000 / 3600 = 191,29 л/с.
По предприятию расчетный расход:
Qпр = ( + + )∙ 1000 / 3600 (23)
Qпр = (0,9375 + 87,5)∙ 1000 / 3600 = 24,566 л/с.
Расчетный расход общественного здания (больница):
Qоб.зд = (∙1000) / 3600 (24)
Qоб.зд = (6,25 ∙1000) / 3600 = 1,736 л/с.
Собственно поселок расходует:
= Qпос.пр - Qпр - Qоб.зд (25)
= 191,29 – (24,566 + 1,736) = 164,988 л/с
По данным графы 11 таблицы 1.1 строим график водопотребления объединенного водопровода по часам суток (Рисунок 1.1)
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 промышленных предприятиях число одновременных пожаров зависит от площади территории предприятий, а расчетный расход воды на наружное пожаротушение – от степени огнестойкости зданий, категорий зданий по пожара и взрывоопасности, объема зданий, наличия фонарей, ширины здания, наличия автоматических 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 количество струй в населенных пунктах зависят от назначения здания, высоты (этажности), объема, а на промышленных предприятиях – от степени огнестойкости 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 согласно СНиП 2.04.02–84*, п. 2.23 при количестве жителей 28 000 человек и площади предприятия свыше 150 га принимаем 2 пожара (один на предприятии и один в населенном пункте по наибольшему расходу воды) (п. 2.12, табл. 5 СНиП 2.04. 02 – 84*) при пятиэтажной застройке с расходом воды 25 л/с на два пожара:
(26)
Расход воды на внутреннее пожаротушение в поселке при наличии Механизированной прачечной, объемом до 9000 м3, согласно СНиП 2.04.01–85*, п. 6.1, таблица 1 принимаем одну струю производительностью 2,5 л/с .
(27)
Согласно СНиП 2.04.02–84*, п. 2.22, на предприятии принимаем два пожара, так как площадь предприятия свыше 150 га.
Согласно п. 2.14, таблица 7 прим.1 СНиП 2.04.02–84*, расчетный расход воды для здания объемом 400 тыс. м3 для здания объемом до 500 тыс. м3
Таким образом: (28)
л/с.
Согласно СНиП 2.04.01–85*, п. 6.1, таблица 2 расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение в производственных зданиях предприятия принимаем из расчета четыре струи производительностью 5 л/с каждая, тогда:
= 4 ∙ 5 = 20 л/с. (29)
Таким образом, при одном пожаре на предприятии и одном в городе:
(30)
= 50 + 2,5 = 52,5 л/с;
= 70 + 20 = 90 л/с.
поэтому, согласно СНиП 2.04.02-84*, п. 2.23, расход воды на цели пожаротушения в поселке и на предприятии определяем как сумму расхода воды на предприятии и половине расхода воды в поселке:
(32)
= 90 +0,5*52,5 = 116,25 л/с.
При определении расчетных расходов воды на цели пожаротушения
необходимо 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 расход воды в час максимального водопотребления составляет 191,29 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 24,566 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 1,736 л/с.
Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последовательности:
- равномерно распределенный расход воды в час максимального водопотребления:
= 164,988 л/с.
2) определим удельный расход воды qуд, т.е. равномерно распределенный расход, приходящийся на единицу длины водопроводной сети:
(34)
где l j – длина участка; т – количество участков; j – номер участка;
qуд = 164,988 / 10000 = 0,0164988 л/(см).
- определим равномерно распределенные расходы по длине участков (путевые отборы):
Результаты приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 – Путевые расходы
Номер участка |
Длина участка, м |
Путевой отбор, л/с |
1-2 |
1000 |
16,4988 |
2-3 |
1500 |
24,7482 |
3-4 |
1000 |
16,4988 |
4-5 |
1500 |
24,7482 |
5-6 |
1500 |
24,7482 |
6-7 |
500 |
8,2494 |
7-1 |
1000 |
16,4988 |
7-4 |
2000 |
32,9976 |
= 164,988 |
4) определим узловые расходы воды:
(36)
где S Q пут j – сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу;
q1 = 0,5 ( Qпут.1-2 + Qпут.7-1 );
q1 = 0,5 х (16,4988+16,4988) = 16,4988 л/с и т.д.
Результаты приведены в таблице 2.2
Таблица 2.2 – Узловые расходы
Номер узла |
Узловой расход, л/с |
1 |
16,4988 |
2 |
20,6235 |
3 |
20,6235 |
4 |
37,1223 |
5 |
24,7482 |
6 |
16,4988 |
7 |
28,8729 |
= 164,988 |
Рисунок 2.1 – Расчетная схема водопроводной сети
5) к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы.
К узловому расходу в точке 5 добавим сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 – сосредоточенный расход общественного здания. Тогда q5 = 49,3142 л/с, q3 = 22,3595 л/с. Величины узловых расходов показаны на рисунке 2.2. С учетом сосредоточенных =191,29 л/с.
Рисунок 2.2 – Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами
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 = 16,4988 л/с и Qпoc.пp. = 191,29 л/с известны , a q1-2 и q1-7 – неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин.
Возьмем, например, q1-2 = 87,3956 л/с. Тогда q1-7 = Qпoc.пp. – (q1 + q1-2) =191,29 – (16,4988 +87,3956 ) = 87,3956 л/с.
Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение : Значения q1-7 = 87,3956 л/с и q7 = 28,8729 л/с известны , a q7-4 и q7-6 – неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем, например,
q7-4 = 29,26135 л/с. Тогда q7-6 = q1-7– (q7 + q7-4)=87,3956–(28,8729+29,
q2-3 = q1-2 – q2 = 87,3956 – 20,6235= 66,7721 л/с;
q3-4 = q2-3 – q3 = 66,7721 – 22,3595= 44,4126 л/с;
q4-5 = q7-4 + q3-4 - q4 = 29,26135+ 44,4126 – 37,1223= 36,55165 л/с;
q6-5 = q7-6 – q6 = 29,26135 – 16,4988 = 12,76255 л/с;
Проверка: q5 = q4-5 + q6-5 = 36,55165 + 12,76255 = 49,3142 л/с.
Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рисунок 2.2
При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на промышленном предприятии на душ, поливку территории и т.п. (п.2.21 СНиП 2.04.02–84*), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления. Для водопроводной сети расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие, т.е.
