Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей

 

"Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей"

1. Исходные данные

.1 Описание расчетной схемы водоснабжения

Необходимо произвести расчет системы водоснабжения населенного пункта и железнодорожной станции.

Водоснабжение железнодорожного поселка осуществляется подземными водами.

Вода из водосборной галереи 1 поступает в приемный резервуар 2 и оттуда к насосной станции 3 по напорному водоводу подается в водонапорную башню 4, из которой потом поступает в кольцевую водопроводную сеть 4-5-6-7-8-9, снабжающую водой населенный пункт и следующие промышленные и хозяйственные водопотребители:

Рисунок 1. Схема водоснабжения:

- Источник водоснабжения

- Приемный резервуар

- Насосная станция

- Водонапорная башня

- Станционное здание и краны для заправки пассажирских вагонов

- Локомотивное депо

- Промышленное предприятие №1

- Промышленное предприятие №2

- Промышленное предприятие №3

Расход воды на хозяйственно - питьевые нужды и полив улиц и зеленых насаждений равномерно распределен вдоль оси разводящей сети.

1.2 Исходные данные для расчета

1.Расчетное число жителей в поселке -22170 чел.

2.Этажность застройки - 10 этажей.

.Здания населенного пункта оборудованы внутренним водопроводом и канализацией без ванн.

.На станции ежедневно заполняется водой -317 вагонов.

.Максимальные суточные расходы воды:

промышленными предприятиями:

№1 - 3217, м3/сут

№2 - 3717, м3/сут

№3 - 4217, м3/сут

Локомотивное депо - 517, м3/сут

6.Длина участков труб:

3-4 - 4217м

-5 - 1017 м

-6 - 1317 м

-7 - 817 м

-8 - 1317 м

-9 - 1317 м

-9 - 817 м

-7 - 1317 м

. Отметки земли:

Насосной станции (точка 4) - 264 м

В точке 5 - 282 м

В точке 8 - 274 м

В точке 6 - 278 м

. Отметки воды в приемном резервуаре - 258 м.

2.Деление расчетных суточных расходов воды

Основным водопотребителем в поселках и городах являются население, которое расходует воду на хозяйственные и питьевые нужды. Количество воды для этих нужд зависит от степени санитарно-технического оборудования жилых домов, развития сети предприятий общественного обслуживания и общего благоустройства города.

Определение суточного расхода воды Qсут:

·Населенный пункт:

Qср=N*q, м3

Qmax =N*q*Kmax, м3

где N= 22170 чел;

Кmax= 1,2; Кmin= 0,8

q= 0,2 м3 /сут

Qср =22170*0,2=4434 м3

Qmax =22170*0,2*1,2=5320,8 м3

Qmin=N*q*Kmin= 22170*0.2*0.8=3547,2 м3

Наибольший расчётный суточный расход является основой для расчета большинства сооружений систем водоснабжения.

·Поливка улиц и зеленых насаждений:

Q=Ni*qпол м3/сут,

где Ni - число жителей в поселке;

qпол- норма воды на полив, приходящаяся на одного жителя;

qпол=0,07 м3/сут;

Q=22170*0,07=1551,9 м3/сут .

·Заправка вагонов:

Q=N*q м3/сут,

где N - количество вагонов;

N=317 шт;

q=1 м3/сут;

Q =317*1=317 м3/сут.

Расчетные суточные расходы воды

Таблица 1

№ п/пНаименование потребителейЕдиницы измеренияЧисло потребителейНорма водопотребления, м3/сутСуточный расход, м3/сутСреднесу точныйВ сутки наиб.СреднесуточныйВ сутки наиб.1Населенный пунктчел.221700,20,2*1,2=0,2344345320,82Полив улиц и зеленых. Насажденийчел.221700,070,071551,91551,93Промышленное предприятие №1пред.132173217321732174Промышленное предприятие №2пред.137173717371737175Промышленное предприятие №3пред.142174217421742176Локомотивное депопред.15175175175177Вокзалзд.1151515158Заправка вагоноввагон317113173179Пожаротушениепожар20,025*3600*3=270270540540å19412,7

Свободный напор для хозяйственно-питьевого водоснабжения определяем по формуле:

Нсв=10+4(n-1) м. вод. ст. (1)

где n - этажность застройки. Нсв=10+4(10-1)=46 м .вод. ст. принимаем Нсв=46 м. вод. ст.

3. Определение расчетных секундных расходов воды

.1 Расчет для круглосуточно действующих объектов

водоснабжение населенный пункт

Расчетные секундные расходы воды определяют в л/сутки для отдельных категорий водопотребления. При этом нужно учесть, что одни пункты водопотребления работают круглосуточно (поселок, промпредприятия, железнодорожная станция, депо), а другие - неполные сутки (поливка улиц и зеленых насаждений, заправка вагонов на станции).

Секундный расход круглосуточно работающих объектов водопотребления определяем по формуле:

qсек=Кчас*Qmaxсут /86400 м3/с (2)

где: Кчас - коэффициент часовой неравномерности (кчас=1,56),max - суточный расход в сутки наибольшего водопотребления;

- число секунд в сутках.

хозяйственно-питьевые нужды:

qсек=1,5*5320,8/86400=0,096 м3/с

промышленное предприятие №1:

qсек=1,5*3217/86400=0,0558 м3/с

промышленное предприятие №2:

qсек=1,5*3717/86400=0,0645м3/с

промышленное предприятие №3:

qсек=1,5*4217/86400=0,0732 м3/с

локомотивное депо:

qсек=1,5*517/86400=0,0089 м3/с

вокзал:

qсек=1,5*15/86400=0,00026 м3/с

3.2 Расчет для периодически действующих объектов

Расчетные секундные расходы для периодически действующих объектов определяются по формуле:

qсек=Qmaxсут /(3600*Тпотр ), м3/ с (3)

где: Тпотр - период работы объекта в часах.

- количество секунд в часе.

поливка улиц и зеленых насаждений:

Тпотр=8 часов

qсек=1551,9/(3600*8)=0,0538 м3/с

Заправка вагонов:

Тпотр=nпоездов*tпоезда,

где: nпоездов - количество поездов;поездов=Nвагонов/15=317/15=21;поезда - время заправки одного поезда(0,5 ч);

Тпотр=21*0,5=10 час.

qсек=317/(3600*10)=0,00881 м3/с

4. Подготовка магистральной разводящей сети к гидравлическому расчету

Подготовка магистральной разводящей сети к гидравлическому расчету заключается в составлении расчетной схемы подачи воды сетью и предварительном распределении потоков воды по ее разводящим линиям. В кольцевых сетях заданные отборы воды могут быть обеспечены при неограниченном числе вариантов распределения воды по участкам сети.

4.1 Определение путевых расходов

Расход, приходящийся на 1 погонный метр разводящей сети, называют удельным расходом:

qуд= (qсекхпн + qсекпоп)/å L; м3/сек

где: qсекхпн и qсекпоп - суммарный секундный расход соответственно на хозяйственно-питьевые нужды и полив улиц;

å L - суммарная длина линий, отдающих воду, м;

qуд= (0,096 +0,0538)/7619 =0,0000196 м3/ сек

Расход воды, отдаваемый каждым участком qпут, определяется по формуле:

qпут(i)=qуд*li м3/сут

где: li - длина каждого участка разводящей сети

Таблица 2. Путевые расходы разводящей сети

№ участкаДлина участка li , мУдельный расход qуд, м3/сПутевой расход qпут(i); м3/с4-510170,00001960,01993325-613170,02581326-78170,01601327-810170,01993328-913170,02581324-98170,01601324-713170,0258132å0,1493324

4.2 Определение узловых расходов

Узловой расход определяется по формуле:

qузл=0,5åqпут(i)+qсоср м3/сут

где: qсоср - сосредоточенный расход потребителя, присоединенного к узлу.

Таблица 3. Узловые расходы разводящей сети

№ узлаНомера прилегающих участковСуммы путевых расходов на прилег. участках åqпут(i), м3/сПолусумма путевых расходов 0,5åqпут(i), м3/сСосредоточенный расход потребления qсоср, м3/сУзловой расход qузл=0,5åqпут(i)+qсоср м3/с54-50,01993320,02287320,00880,03167325-60,025813265-60,02581320,02091320,00890,02981326-70,016013276-70,01601320,03087980,05580,08667987-80,01993324-70,025813287-80,01993320,02287320,06450,08737328-90,025813298-90,02581320,02091320,07320,09411324-90,0160132

q6=0,0298132 q7=0,0866798 q8=0,0873732

Рис.

q5=0,0316732 q9=0,0941132

Рисунок 2. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

4.3 Предварительное распределение потоков воды по линиям разводящей сети

Предварительное потокораспределение должно быть произведено так, чтобы оно обеспечивало наиболее рациональные диаметры труб её участков и удовлетворяло требованию надёжности.

На нашей разводящей сети (см.рис.2)в три дальних узла необходимо подать одновременно расход qузл6 + qузл7 + qузл8 по трём магистральным линиям 5-6, 4-7, 9-8.

Расходы по линиям 5-6, 4-7, 9-8 будут равны:

qмаг(5-6, 4-7, 9-8)= (qузл6 + qузл7 + qузл8 )/3 м3/с;

qмаг(5-6, 4-7, 9-8)= (0,0298132+ 0,0866798+0,0873732)/3=0,20386м3/с;

q4-5= q5-6 + qузл5 =0,2038662+ 0,0316732= 0,2355394м3/с;

q4-9= q9-8 + qузл9 =0,2038662+0,0941132= 0,2979794м3/с;

q6-7= q5-6 - qузл6 =0,2038662- 0,0298132= 0,174053м3/с;

q8-7= q9-8 - qузл8 =0,2038662- 0,0873732= 0,116493м3/с.

Рисунок 3. Предварительное распределение потоков воды

4.4 Определение диаметров линий разводящей сети

По предварительно намеченным расходам определяем диаметр участков разводящей сети:

Таблица 4

№ участкаМагистральный расход qмаг м3/сУсловный проход, ммДлина участка L,мРасчетное удельное сопротивление А0 м3/сСопротивление участка Ai= А0*l4-50,2355345010170,099100,6835-60,2038640013170,185243,6456-70,174054008170,185151,1454-70,2038640013170,185243,6457-80,1164930010170,846860,3828-90,2038640013170,185243,6459-40,297975008170,05746,569

5. Гидравлический расчет магистральной разводящей сети

Гидравлический расчёт производится после начального потокораспределения экономически наивыгоднейших диаметров линий сети.

Гидравлический расчёт кольцевой сети ведём по методу Лобачёва В.Г.

5.1 Определение и запись на расчетную схему исходных данных

Рисунок 4. Расчетная схема разводящей сети

5.2 Определение потери напора во всех участках сети

Потери напора на каждом участке сети определяется по формуле :

hi = ? Aoi li qi2 ,

где: qi - расход i - го участка сети;

?i - длина этого же участка сети

Aoi - удельное сопротивление рассматриваемого участка;

? - коэффициент, зависящий от скорости движения воды и материала труб;

принимаем = 1.

5.3 определение поправочного расхода

? qК= - ? hК / (? ? Ai к qi К ?-1),

где: ? qК - поправочный расход к-ого кольца;

? hК - невязка к-ого кольца;

Ai к - сопротивление i - ого участка к-ого кольца;

Ai к qi К ?-1 - сумма произведений сопротивлений трубопровода на расход к-ого кольца.

Для квадратической области сопротивления :

? qК= - ? hК / (2 ? (Ai qi ) к );

Расчет продолжаем до тех пор, пока невязка не будет меньше 0,5 м

Все расчеты приводим в таблицу:

Òàáëèöà

¹ êîëüö๠ó÷àñòêàÄëèíà ó÷àñòêà, ìÄèàìåòð ó÷àñòêà, ìÏëîùàäü æèâîãî ñå÷åíèÿ ?, ì²Óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà Àîi, ñ²/ì?Ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà Àik, ñ²/ì5Ïðåäâàðèòåëüíîå ðàñïðåäåëåíèåÏåðâîå èñïðàâëåíèåqik, ì³/cVik, ì/ñ?Àik*qikhik?q1qik1Vik1?Àik1*qik1hik112345678910111213141516171814 - 510170,450,17060,099853,60580,2351,381200,59747,140-0,0930,1420,831120,87917,1185 - 613170,40,13460,1852871,5310,2041,521585,792119,5020,1110,821317,61935,1326 - 78170,40,13460,185151,1450,1741,29126,2994,5760,0810,601,112,1840,9824 - 713170,40,13460,185243,645-0,2041,52149,704-10,140-0,151-0,3552,64186,468-30,687?862,392161,079537,14922,54424 - 713170,40,13460,185243,6450,2041,52149,70410,1400,1510,3552,64186,46830,6877 - 810170,30,07590,84677251,38-0,1161,5318961,160-1039,4950,058-0,0580,771,14518,912-264,3398 - 913170,40,13460,185243,645-0,2041,52149,704-10,140-0,1461,09135,693-5,2294 - 98170,50,20910,05746,569-0,2981,43113,878-4,136-0,2401,15111,200-2,693?9074,445-1043,6304652,273-241,575

Òàáëèöà

Âòîðîå èñïðàâëåíèåÒðåòüå èñïðàâëåíèå?q2qik2Vik2?Àik2*qik2hik2?q3qik3Vik3?Àik3*qik3hik3192021222324252627282930-0,02550,1510,881128,67319,396-0,00640,14430,851123,18817,7780,1200,891343,83820,5860,11330,841325,38818,4360,0900,671,113,5641,2170,08330,621,1512,5931,049-0,0521-0,3722,77190,730-33,787-0,0161-0,38852,89194,661-36,777576,8057,412555,8290,4850,05210,3722,77190,73033,7870,01610,38852,89194,66136,7770,0266-0,0320,421,172462,186-78,4760,0097-0,02220,291,281712,346-37,956-0,1200,89129,206-3,501-0,11020,82126,841-2,957-0,2141,0219,960-2,130-0,20420,9819,508-1,9412592,083-50,3201843,356-6,076

6.Îïðåäåëåíèå âûñîòû âîäîíàïîðíîé áàøíè è åìêîñòè íàïîðíîãî áàêà

Ïðè îïðåäåëåíèè åìêîñòè áàêà âîäîíàïîðíîé áàøíè èñõîäèì èç ñëåäóþùåãî:

ðàñõîä âîäû èç áàêà îáúåêòàìè íåðàâíîìåðåí è çàâèñèò îò âðåìåíè ñóòîê, à ïîäà÷à âîäû íàñîñàìè â áàê ðàâíîìåðíà;

ðàñïðåäåëåíèå ðàñõîäîâ âîäû ïî ÷àñàì ïðèíèìàåì â çàâèñèìîñòè îò êîýôôèöèåíòà ÷àñîâîé íåðàâíîìåðíîñòè, óñòàíîâëåííîãî ÑÍèÏ, è õàðàêòåðà îáúåêòà âîäîñíàáæåíèÿ (íàñåëåííûé ïóíêò, ïðîìïðåäïðèÿòèå, çäàíèå ñïåöèàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ è ò.ï.)

Ðèñ.

Há = Zäò + Hñâ + ?hw - Z á ,

ãäå: Zá - îòìåòêà çåìëè íàñîñíîé ñòàíöèè (òî÷êà 4);

Zäò - îòìåòêà çåìëè â äèêòóþùåé òî÷êå;

Hñâ - ñâîáîäíûé íàïîð;

Hñâ = 10+4(n-1)=46ì

?hw - ïîòåðè íàïîðà äî äèêòóþùåé òî÷êè èç ðàñ÷åòà ïî ìîäóëþ.

Äëÿ òî÷êè 6: Há =278+30+8,66 - 264-= 52,66=53 ì.

Äëÿ òî÷êè 8: Há =274+30+14,94 - 264=54,94=55 ì.

Ïðèíèìàåì Há =55 ì.

Òàáëèöà. Åìêîñòü áàêà (Ê=1,35)

×àñû ñóòîêÂîäîïîò,%Ïîäà÷à íàñîñîâ, %Ïîñòóïëåíèå âîäû â áàê, %Ïîñòóï. âîäû èç áàêà, %Îñòàòîê, % (À)0-13,04,351,351,351-23,24,351,152,52-32,54,351,854,353-42,64,351,756,14-53,54,350,856,955-64,14,350,257,26-74,44,350,057,157-84,94,350,556,68-94,04,350,356,959-105,64,351,255,710-114,94,350,555,1511-124,74,350,354,812-134,44,350,054,7513-144,14,350,25514-154,14,350,255,2515-164,44,350,055,216-174,34,350,055,2517-184,14,350,255,518-194,54,350,155,3519-204,54,350,155,220-214,54,350,155,0521-224,84,350,454,622-234,64,350,254,3523-243,34,351,055,4

Íàõîäèì îáúåì áàêà:

W= (Qmax ñóò / 100)*A, ì3

ãäå: Qmaxñóò - ìàêñèìàëüíûé ñóòî÷íûé ðàñõîä

Qmaxñóò= 19412 ì3

A - íàèáîëüøèé îñòàòîê â áàêå %

À=7,2%

W= (19412/100)*7,2=1397,664ì3

Äèàìåòð áàêà:

D =3?(W / 0,55)=13,64=14ì.

Âûñîòà áàêà:

h= 0,7 D =9,8=10 ì.

7.Ãèäðàâëè÷åñêèé ðàñ÷åò âîäîíàïîðíîãî âîäîâîäà

Ðèñ.

Íàïîðíûé âîäîâîä ïîäàåò âîäó îò èñòî÷íèêà äî âîäîíàïîðíîé áàøíè. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áåñïåðåáîéíîé ðàáîòû âîäîâîäà ïðîêëàäûâàþò íåñêîëüêî íèòîê (íî íå ìåíåå 2). Ðàñ÷åò âåäåòñÿ íà ïðîïóñê ìàêñèìàëüíîãî ñóòî÷íîãî ðàñõîäà. Ñåêóíäíûé ðàñõîä âîäû îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

qâîäîâîäà =Qmax ñóò / 3600*T*n, ì3/ñ

ãäå: Qmaxñóò - ìàêñèìàëüíûé ñóòî÷íûé ðàñõîä;

Ò -âðåìÿ ðàáîòû íàñîñîâ (Ò=23÷àñà);

n - ÷èñëî íèòîê âîäîâîäà (n=2).

qâîäîâîäà =19412/3600*23*2=0,1172

8.Îïðåäåëåíèå ïîòðåáíîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è íàïîðà âîäîïðîâîäíûõ íàñîñîâ, ïîäáîð òèïà íàñîñîâ, îïðåäåëåíèå îòìåòêè îñè íàñîñà è ñîîáðàæåíèå ïî ñîîðóæåíèþ íàñîñíîé ñòàíöèè

Ðàáî÷èé íàïîð íàñîñà ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå :

Hòð. = Zá + Há + há - Zë + hâîä, ì

ãäå Zá - îòìåòêà çåìëè â ìåñòå óñòàíîâêè âîäîíàïîðíîé áàøíè (òî÷êà 4 ).

Há - âûñîòà áàøíè;

há - âûñîòà áàêà â ìåñòå ðàñïîëîæåíèÿ áàøíè;

Zë - îòìåòêà çåìëè â èñòî÷íèêå;

hâîä - ïîòåðè íàïîðà âîäîâîäà.

Hòð. =264+55+9-258+23,6=93,6 ì

8.1 Îïðåäåëåíèå ïîòðåáíîé ìîùíîñòè è ïîäáîð òèïà íàñîñîâ

Ïîëåçíàÿ ìîùíîñòü íàñîñà:

Nï = (Q ·Hòð·?·g) / ?, Âò

Nï =(0,1027*93,6*1000*9,81)/0,8=94,3 êÂò

ãäå: Q - ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íàñîñà, ðàâíàÿ ðàñõîäó, ïðîïóñêàåìîìó îäíîé

íèòêîé âîäîâîäà, ì3/ñ (ðàâíà qâîäîâîäà)

Hòð- òðåáóåìûé íàïîð íàñîñà, ì

? -ïëîòíîñòü ïåðåêà÷èâàåìîé æèäêîñòè, ðàâíàÿ 1000 êã/ì3

g - óñêîðåíèå ñâîáîäíîãî ïàäåíèÿ =9,81 ì/ñ2

? - ÊÏÄ íàñîñà, ? = 0,8

Ïî ñâîáîäíûì ãðàôèêàì îñíîâíûõ òåõíè÷åñêèõ äàííûõ öåíòðîáåæíûõ íàñîñîâ ïîäáèðàåì íàñîñ:

Hòð=93,6/2=46,8 ì è qâîäîâîäà=0,1027 ì3/ñ =110 ë/ñåê ? íàñîñ òèïà 6ÍÄñ 2950, ïîäáèðàåì 2 íàñîñà, ñîåäèíåííûõ ïîñëåäîâàòåëüíî.

8.2 Îïðåäåëåíèå îòìåòêè îñè íàñîñà

Îòìåòêó îñè íàñîñà ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå:

Zí= Zè+hã , ì

ãäå: Zí - îòìåòêà íàñîñà;

Zè - îòìåòêà âîäû â èñòî÷íèêå;

hã - ãåîìåòðè÷åñêàÿ âûñîòà âñàñûâàíèÿ.

hã = Hâàêäîï-å h-V2/2g, ì

ãäå: Hâàêäîï - äîïóñòèìûé âàêóóì äëÿ äàííîãî íàñîñà( Hâàêäîï=8 ì);

å h - ïîòåðè íàïîðà âî âñàñûâàþùåé ëèíèè;

V-ñêîðîñòü äâèæåíèÿ âîäû âî âñàñûâàþùåé ëèíèè.

Ïîòåðè íàïîðà âî âñàñûâàþùåé ëèíèè îïðåäåëÿþòñÿ ïî ôîðìóëå:

åh = Àâñ *lâñ* qâîä2*1,4 , ì

Äëÿ âû÷èñëåíèÿ ïîòåðè íàïîðà íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü ïàðàìåòðû âñàñûâàþùåé ëèíèè. Âîñïîëüçóåìñÿ ôîðìóëîé äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèàìåòðà âñàñûâàþùåé ëèíèè:

dâñ = dâîä *1,5, ìì

ãäå dâîä - äèàìåòð âîäîâîäà (300 ìì)

dâñ =450*1,5=675 ìì

Ïîëüçóÿñü ïðèëîæåíèåì ïî ñåêóíäíîìó ðàñõîäó âîäîâîäà è ó÷èòûâàÿ ïðåäåëüíûé ýêîíîìè÷åñêèé ðàñõîä Ý=0,5 ì3/ñ (òðóáû ñòàëüíûå), ïðèíèìàåì óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå Àâñ =0,099 ì/ñ è ïëîùàäü æèâîãî ñå÷åíèÿ wâñ =0,1706 ìì2, lâñ=80.

åh =0,099*80*0,10272 *1,4=1,00ì

Ñêîðîñòü äâèæåíèÿ âîäû âî âñàñûâàþùåé ëèíèè îïðåäåëÿåòñÿ:

V= qâîä/ wâñ =0,1027/0,1706=1,353 ì/ñ

Òîãäà ãåîìåòðè÷åñêàÿ âûñîòà âñàñûâàíèÿ îïðåäåëèòñÿ:

hã =8-1,00-1,3532/(2*9,81)=0,263 ì

Çíàÿ âû÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ ïîëó÷èì îòìåòêó íàñîñà:

Zí=258+0,258=258,258 ì.

Ðàçìåùåíî íà Allbest

"Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей" 1. Исходные данные .1 Описание рас

Больше работ по теме: