Кокшетауское высшее техническое училище
Комитета Республики Казахстан по чрезвычайным ситуациям
Методические указания
к выполнению курсовой работы по дисциплине
"Гидравлика и противопожарное водоснабжение"
Для слушателей очного и заочного обучения .
Кокшетау-1998 г.
В соответствий с учебной программой каждый слушатель КВТУ К РК ЧС должен выполнить курсовую работу по предмету "Гидравлика и противопожарное водоснабжение ".
Задачей курсовой работы является закрепление знаний в области противопожарного водоснабжения. В процессе выполнения курсовой работы слушатель должен получить полное представление об устройстве всей системы водоснабжения , определить расчетные расходы воды , произвести гидравлический расчет водопровода , запасных и регулирующих емкостей , насосных станций.
1. Задание на курсовую работу.
Исходные данные для расчета и проектирования системы противопожарного водоснабжения населенного пункта и промышленного предприятия выбираются согласно двух последних цифр номера зачетной книжки слушателя из таблицы 1.0. и таблицы 1.0.1. Кроме того , слушателю выдается схема водопроводной сети населенного пункта . Схема выполнения в определенном масштабе , что позволяет определить длину всех участков водопроводной сети .
Отчетный материал.
Курсовая работа выполняется в виде расчетно-пояснительной записки и графического приложения .
Расчетно-пояснительная записка должна быть написана на одной стороне листа писчей бумаги (11 формат) чернилами или пастой (шариковой ручкой) синего , фиолетового или черного цвета с соблюдением следующих размеров полей: левое -не менее 30 мм ,правое -не менее 10 мм, верхнее -не менее 15 мм, нижнее -20 мм . Страницы нумеруются арабскими цифрами. Титульный лист включают в общую нумерацию страниц работы. На титульном листе номер не ставят, на последующих страницах номер проставляют в правом верхнем углу. Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всей курсовой работы и обозначаться цифрами с точкой в конце. Введение не нумеруются. Подразделы нумеруются в пределах каждого раздела, например, "2.3"(третий подраздел второго раздела). Пункты нумеруют в пределах каждого подраздела, например, "1.1.2"(второй пункт первого подраздела первого раздела).
Иллюстраций обозначаются словом "рис." с последующим названием и нумеруются последовательно арабскими цифрами в пределах раздела, например, "рис.2.3"(третий рисунок второго раздела). Таблицы нумеруются последовательно в пределах раздела. В правом верхнем углу таблицы над соответствующим заголовком помещают надпись "таблица" с указанием номера раздела и порядкового номера таблицы, например, "таблица 1.2"(вторая таблица первого раздела). При переносе таблицы на другой лист (страницу) над другими ее частями пишут "Продолжение табл.1.2".
Пояснительная записка должна включать следующее:
-исходные данные для проектирования;
-содержание;
-введение;
1.Описание принятой схемы водоснабжения.
2.Определение водопотребителей и расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые ,производственные и пожарные нужды поселка и предприятия.
2.1.Определение водопотребителей.
2.2.Расчет требуемого расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды.
2.3.Определение расчетных расходов воды на пожаротушения.
3.Гидравлический расчет водопроводной сети поселка.
4.Гидравлический расчет внутренних водопроводов.
5.Определение режима работы НС-2
6.Гидравлический расчет водоводов.
7.Расчет водонапорной башни.
7.1.Определение высоты водонапорной башни.
7.2.Определение емкости бака водонапорной башни. Выбор типового проекта бака водонапорной башни по каталогу.
8.Расчет резервуаров чистой воды.
9.Расчет и подбор насосов для насосной станций второго подъема.
-список использованной литературы .
На титульном листе указывается название учебного заведения, кафедры, дисциплины, по которой выполняется курсовая работа. Указывается специальное звание, фамилия, имя, отчество, номер зачетной книжки и адрес места жительства слушателя. В нижней части титульного листа пишется год выполнения работы.
Содержание включает наименование всех разделов , подразделов с указанием номеров страниц.
Введение курсовой работы должно содержать оценку современного состояния систем водоснабжения и перспективу их развития.
Список литературы должен содержать перечень использованной литературы при выполнении курсовой работы.
По тексту пояснительной записки должны быть показаны: расчетные схемы водопроводной сети поселка с указанием всех необходимых величин, схема водонапорной башни с разводкой труб, разрез резервуара чистой воды с устройствами для сохранения неприкосновенного пожарного запаса и разводкой труб. Схемы водонапорной башни и разрез резервуара чистой воды выполняются в соответствующем масштабе на отдельных листах формата 11 с обязательным указанием размеров, полученных в результате расчетов.
Графическая часть работы выполняется на листе чертежной бумаги формата 24 (594841). На чертеже необходимо изобразить план и разрезы насосной станций 2 подъема, узел насосной станций - камеру переключения(только план) с резервуарами чистой воды. Количество, тип и марка насосов, все размеры должны соответствовать расчету. Графическое изображение, обозначения, шрифт должны соответствовать требованиям ЕСКД. Чертежи рекомендуется выполнять в "карандаше" и в масштабе. Чертежи должны иметь рамку и в правом углу штамп основной надпись.
При выполнении курсовой работы рекомендуется пользоваться настоящими методическими указаниями, а также литературой, указанной в списке.
Получив задание и выбрав согласно номеру зачетной книжки исходные данные , слушатель знакомиться с материалами, выясняют содержание и объем курсовой работы, изучает литературу и приступает к выполнению курсовой работы.
Исходные данные по населенному пункту. Таблица 1.0.
| Предпоследняя цифра номера зач. книжки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| Число жителей в населенном пункте, тыс. человек | 26 | 48 | 18 | 24 | 4 | 9 | 20 | 16 | 40 | 37 |
| Последняя цифра номера зач. книжки | 1 и 2 | 3 и 4 | 5 и 6 | 7 и 8 | 9 и 0 | |||||
| Этажность застройки | 7 | 4 | 2 | 3 | 7 | |||||
| Степень благоустройства районов жилой застройки | Внутренний водопровод , канализация и централизованное горячее водоснабжение | Внутренний водопровод , канализация , ванные с местными водонагревателями | Внутренний водопровод , канализация без ванны | Внутренний водопровод , канализация , ванные с местными водонагревателями | Внутренний водопровод , канализация и централизованное горячее водоснабжение | |||||
| Предпоследняя цифра номера зач. книжки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| Тип общественного здания | Гостиница с общ. ваннами и душевыми объемом 23000 м3 | Больни-ца с общ. ваннами и душевыми объемом 30000 м3 | Столо-вая(тип "а") объемом 7000 м3 | Детский ясли -сад объемом 5000 м3 с круглосут. пребыванием | Баня объемом 3000 м3 | Больни-ца с грязелечебницей объемом 2400 куб. м | Прачеч-ная механизированная объемом 9000 м3 | Магазин промтоварный объемом 3000 м3 | Гостиница с общ ваннами и душевыми объемом 27000 м3 | Прачеч-ная механизированная объемом 11000 м3 |
| Измеритель | 180 мест | 350 коек | 2000 блюд | 250 детей | 200 посетителей | 60 коек | 300 кг сух. белья | 150 раб. | 360 мест | 600 кг сух. белья |
| Послед. цифра зач. книжки | 1 и 2 | 3 и 4 | 5 и 6 | 7 и 8 | 9 и 0 | |||||
| Материал труб магистральных участков водопр. сети и водоводов | Асбестоцементные | Чугунные с внут. цементно-песчаным покрыт., нанес. методом центрифугирования | Пластмассовые | Стальные с внут. пластмассовым покрытием | Чугунные с полимерным покрыт, нанес. методом центрифугиров-я | |||||
| Длина водоводов от НС-2 до водопроводной башни , м | 700 | 600 | 500 | 650 | 750 | |||||
Исходные данные по промышленному
предприятию.
Таблица 1.0.1.
| Предпоследняя цифра зач. книжки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| Категория помещении и здании по пожарной опасности | Б | В | Г | Д | В | Г | Б | Д | Г | В |
| Степень огнестойкости здания производственного корпуса | 1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | 1 |
| объем здании , тыс м3 | 20 | 40 | 18 | 10 | 19 | 18 | 53 | 42 | 23 | 80 |
| Ширина здании , м | 12 | 24 | 10 | 12 | 15 | 12 | 24 | 22 | 20 | 24 |
| Площадь территории предприятия , га | 160 | 100 | 140 | 100 | 60 | 50 | 160 | 160 | 120 | 160 |
| Последняя цифра зач. книжки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 |
| Число рабочих смен | 3 | 3 | 2 | 2 | 3 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 |
| Количество рабочих в смену , чел. | 230 | 300 | 220 | 200 | 190 | 150 | 310 | 400 | 350 | 450 |
| Расход воды на производственные нужды , м3/смену | 300 | 500 | 400 | 350 | 300 | 200 | 500 | 700 | 600 | 800 |
| Количество рабочих в смену принимающих душ , % | 100 | 90 | 90 | 80 | 70 | 90 | 50 | 80 | 90 | 100 |
| Высота помещении | 14,3 | 26,3 | 11,5 | 8,4 | 19 | 17 | 28 | 42 | 20 | 40 |
| Смывные бачки шт | 14 | 20 | 12 | 10 | 12 | 16 | 20 | 24 | 22 | 24 |
| Лабораторные мойки , шт . | 4 | 6 | 4 | 3 | 3 | 4 | 6 | 8 | 4 | 8 |
| Питьевые фонтанчики , шт. | 6 | 6 | 4 | 4 | 3 | 2 | 6 | 6 | 5 | 6 |
| Писсуары , шт. | 15 | 16 | 14 | 12 | 10 | 10 | 16 | 20 | 16 | 22 |
| Умывальники , шт | 14 | 20 | 12 | 10 | 12 | 16 | 20 | 24 | 22 | 24 |
1.1. Описание принятой схемы водоснабжения.
По заданию предлагается схема объединенного хозяйственно-питьевого, производственного и противопожарного водопровода низкого давления поселка и предприятия (рис. 1.1) с забором воды из реки. В начале магистральной сети установлена водонапорная башня.
Здесь же необходимо описать назначение и расположение водонапорной башни, резервуаров чистой воды, насосов насосной станций 2 подъема, водоводов, магистральных сетей, привести технико-экономическое обоснования.
1.2 Определение водопотребителей и расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды поселка и предприятия.
1.2.1Определение водопотребителей.
При проектировании водопроводов в первую очередь следует определить то количество воды, которое водопровод должен подать.
Подача объединенного водопровода должна обеспечить: хозяйственно-питьевые нужды в жилых зданиях; водопотребление в общественных зданиях; расход воды на поливку улиц и зеленых насаждении; на работу фонтанов и т.п., хозяйственно-питьевое потребление на предприятиях; водопотребление на промышленные нужды предприятии; расход воды на цели пожаротушения в поселке и на промышленном предприятии.
1.2.2 Расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды.
Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды для населенных пунктов определяются по СНиП 2.04.02-84 п. 2.1, табл. 1, примечание 4 и зависят от степени благоустройства районов жилой застройки.
Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qсут.мах, м3/сут. на хозяйственно-питьевые нужды определяется по формуле
Qсут.мах =( qж Nж) / 1000, где
qж -удельное водопотребление на одного жителя, принимаемое по табл. 1 СНиП 2.04.02-84;
Nж -расчетное число жителей.
Суточный расход с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и неучтенные расходы увеличивается на 10-20 % ( п. 2.1 примечание 4) [3]
Qсут.м =( 1,1- 1,3 ) Qсут.м
Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления Qсут.мах, м3/сут определяется по формуле
Qсут.мах = Ксут.мах Q , где
Ксут.мах -коэффициент суточной неравномерности водопотребления и определяется по п. 2.2 [3]
Ксут.мах = 1,1 1,3
Ксут.мах учитывает уклад жизни населения , режим работы предприятии, степень благоустройства здании, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели.
Для здании , оборудованных внутренним водопроводом , канализацией и централизованным горячим водоснабжением, следует принимать Ксут.мах = 1,1;
-для здании, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и ванными с местными водонагревателями Ксут.мах = 1,2 ;
-для здании, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн, Ксут.мах = 1,3 .
Расчетный часовой расход воды qч.мах определяется по формуле
qч.мах = Кч.махQсут.мах / 24 , где
Кч.мах -коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется из выражения
Кч.мах = мах мах , где
мах -коэффициент, учитывающий степень благоустройства здании, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается по п. 2.2 [3]
-для здании, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией без ванн, следует принимать мах = 1,4;
-для здании, оборудованных внутренним водопроводом , канализацией и ванными с местными водонагревателями, мах = 1,3;
-для здании, оборудованных внутренним водопроводом , канализацией и централизованным горячим водоснабжением, мах = 1,2.
мах - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по таблице 2 п. 2.2 [3]
Кч.мах рассчитывается, а затем принимается ближайший табличный по приложению 1 данных указаний.
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в общественных зданиях зависит от назначения здания и определяется по формуле
Qоб.зд.= qоб.зд. Nиз. / 1000 , где
qоб.зд. -норма расхода воды потребителями в сутки для общественных здании принимается по приложению 3 [4]
Nиз. -количество измерителей. ( по заданию )
Общий расход воды по поселку
Q = Qсут.мах+ Qоб.зд.
Расчетные величины хозяйственно-питьевого водопотребления в производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятии определяется по формулам:
водопотребление в смену Q
Q.= ( q Nсм ) / 1000 , где
q -норма водопотребления на одного человека в смену, принимается согласно п.2.4 [3] и приложения 3 [4] ;
Nсм. -количество работающих в смену ( по заданию );
суточное водопотребление Q
Q= Q nсм. , где
nсм.- количество смен ( по заданию ).
Количество воды на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятии определяется по формулам:
водопотребление в смену Q
Q = 0,5 Nс , где
= 1ч -продолжительность действия душа после смены ( приложения 3 [4] )
0,5 м3/ч -норма расхода воды через одну душевую сетку (приложения 3 [4] )
Nс -количество душевых сеток, шт.
Nс =N/ 5 , где
N -количество рабочих, принимающих душ после смены ( по заданию )
Под одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, моется 5 человек ;
суточное водопотребление на душ Q
Q= Q nсм. , где
nсм. -количество смен ( по заданию )
Расход воды на производственные нужды предприятия принимается по заданию Q , который распределяется равномерно по часам смены ( семичасовая смена с перерывом на обед один час, в течение которого производство не останавливается ).
Принимается работа семичасовых 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
q = Q / см = Q / 8
Суточное водопотребления на производственные нужды
Q = Q nсм.
Суммарный расход воды по предприятию за сутки
Q = Q + Q + Q
Общий расход воды по поселку и предприятию за сутки
Q = Q + Q
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.
Пример .
Определить хозяйственно-питьевое и производственное водопотребление в системе водоснабжения, обслуживающий населенный пункт и предприятие.
Число жителей в населенном пункте 1000 человек. Здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения. Застройка здании в 3 этажей.
В населенном пункте имеется гостиница с общими ваннами и душевыми объемом более 25000 м3 на 300 мест, здание гостиницы трехэтажное. Магистральная водопроводная сеть и водоводы проложены из стальных труб. Длина водоводов от НС - 2 до водонапорной башни вод = 1000 м.
Промышленное предприятие по пожарной опасности относится к категории В, два производственных корпуса 2 степени огнестойкости - один объемом 20тыс м3,другой объемом 40тыс. м3, ширина здании более 60 м, площадь территории предприятия до 150 га. Предприятие работает в три смены, количество рабочих в каждой смене Nсм =100 человек. Расход воды на производственные нужды Q= 400 м3/смену. Душ принимает 70 % рабочих в смену.
Генплан водопроводной сети приведен на рис. 1.1.
2.1.Определние водопотребителей.
Объединенной хозяйственно-питьевой, производственный и противопожарный водопровод должен обеспечить расход воды на хозяйственно-питьевые нужды поселка, хозяйственно-питьевые нужды предприятия, хозяйственно-питьевые нужды общественных здании, производственные нужды предприятия, тушение возможных пожаров в поселке и на предприятии.
2.2.Расчет требуемых расходов воды для поселка и предприятия.
Определение водопотребления начинаем с поселка, поскольку он является основным потребителем.
Поселок. В соответствии с п.2.1. табл.1 [3] норму водопотребления на одного человека принимаем 300 л/сут.
Суточный расход
Qсут.м = ( qж Nж) / 1000 = 300 * 10000 / 1000 = 3000 м3/сут.
Суточный расход с учетом примечания 4 п.2.1.[3]
Q = 1,2 Qсут.м = 1,2 * 3000= 3600 м3/сут.
Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления
Qсут.мах= Ксут.мах Q =1,1*3600=3960 м3/сут.
согласно п.2.2 [3] , принимаем Ксут.мах =1,1.
Расчетный часовой максимальный расход воды
qч.мах=(Кч.мах Qсут.мах) / 24
Максимальный коэффициент часовой неравномерности водопотребления
Кч.мах= махмах
принимаем по п.2.2 и табл.2 [3] мах= 1,2, мах= 2, тогда
Кч.мах= 1,2 * 2= 2,4
По приложению 1 данных указаний принимаем Кч.мах= 2,5
qч.мах= 2,5 * 3960 / 24 = 412,5 м3/ч.
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды гостиницы
Qгост.= qмест Nмест / 1000 =120 * 300 / 1000 =36 м3/сут.
qмест= 120 л/сут (приложение 3 [4] )
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления для гостиницы принимаем по приложению 1 данных указании.
Суммарный расход воды по поселку
Q = Qсут.мах+ Qгост = 3960 + 36 = 3996 м3/сут.
Предприятие. В соответствии п.2.4 [3], приложения 3 [4] и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно- питьевые нужды на одного человека в смену принимаем q= 25 л/см.чел.
Рис.1.1. Расчетная схема хозяйственно-противопожарного водопровода поселка и предприятия.
21 L=1000 20 19 11
L=1500
22 L=1500
L=1500
L=2000 20
L=500 L=1000 L=500
9
22 21
8 6
23 7 5 23 4 3
6
2
1 -Водоприемники
2 -Самотечные линий
3 -Насосная станция 1подъема
4 -Очистные сооружения
5 -Камера переключения
6 -Резервуары чистой воды
7 -Насосная станция 2 подъема
8 -Водоводы
9 -Водонапорная башня
10 -Водопроводная сеть поселка
11 -Предприятие
Водопотребление в смену
Q= q Nсм /1000 =25 * 100 / 1000= 2,5 м3/см
Суточное водопотребление
Q= Q nсм =2,5 * 3= 7,5 м3/сут.
Расход воды на душевые в смену Q= 0,5 Nс
Количество душевых сеток
Nс = N / 5 = Nсм 70% / 5 * 100% = 100 * 70 / 5 * 100 = 14шт.
Q= 0,5 * 1*14 = 7 м3/см
в сутки
Q = Q* nсм = 7 * 3 = 21 м3/сут.
Расход воды на производственные нужды в смену Q = 400 м3/см (по заданию ) , в час q
q= Q /см = 400 / 8 = 50 м3/см
Суточное водопотребление на производственные нужды
Q = Q nсм = 400 * 3 = 1200 м3/сут.
Таким образом, расчетный суточный расход воды по предприятию составит
Q = Q + Q + Q = 21+7,5+1200 = 1228,5 м3/сут.
Суммарный расход воды за сутки по поселку и предприятию равен
Q =Q + Q = 3996 + 1228,5 = 5224,5 м3/сут.
Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл.1.1)
Пояснение к табл. 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 1 при Кч = 2,5
В графе 3-расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3 (например , с 10 до 11 ч расходуется 4,1% от
Qсут = 3960 * 4,1% /100% = 162,36 м3/ч )
В графе 4-расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (в нашем примере -гостиница) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов по часам суток принято по приложению 1 при
Кч=2,5.
Водопотребление по часам суток в поселке и на промышленном предприятии
Таблица 1.1
| Поселок | Предприятие | Всего за сутк | ||||||||
Часы | На хозяйственно-питьевое водопотребление | Общественное здание (гостиница) | на хозяйственно-питьевое водопотребление | % от суточного | ||||||
| суток | % от Qсут.мах при Кч=2,5 | .Q, м3/ч | % от Qоб.зд. при Кч=25 | Qч , м3/ч | % от Qпрсм.х-п при Кч=3 | Qч , м3/ч | Q, м3/ч | .Q, м3/ч | Q, м3/ч | водопотребления |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 0-1 | 0,6 | 23,76 | 0,2 | 0,072 | 12,5 | 0,3125 | 7 | 50 | 81,1 | 1,55 |
| 1-2 | 0,6 | 23,76 | 0,2 | 0,072 | 6, 25 | 0,16 | 50 | 74 | 1,42 | |
| 2-3 | 1,2 | 47,52 | 0,5 | 0,18 | 6,25 | 0,16 | 50 | 97,86 | 1,87 | |
| 3-4 | 2,0 | 79,2 | 0,2 | 0,072 | 6,25 | 0,16 | 50 | 129,43 | 2,48 | |
| 4-5 | 3,5 | 138,6 | 0,5 | 0,18 | 18,75 | 0,46 | 50 | 189,24 | 3,62 | |
| 5-6 | 3,5 | 138,6 | 0,5 | 0,18 | 37,5 | 0,93 | 50 | 189,71 | 3,63 | |
| 6-7 | 4,5 | 178,2 | 3,0 | 1,08 | 6,25 | 0,16 | 50 | 229,44 | 4,39 | |
| 7-8 | 10,2 | 403,92 | 5,0 | 1,8 | 6,25 | 0,16 | 50 | 455,88 | 8,73 | |
| 8-9 | 8,8 | 348,48 | 8,0 | 2,88 | 12,5 | 0,31 | 7 | 50 | 408,67 | 7,82 |
| 9-10 | 6,5 | 257,4 | 10,0 | 3,6 | 6,25 | 0,16 | 50 | 311,16 | 5,96 | |
| 10-11 | 4,1 | 162,36 | 6,0 | 2,16 | 6,25 | 0,16 | 50 | 214,68 | 4,11 | |
| 11-12 | 4,1 | 162,36 | 10,0 | 3,6 | 6,25 | 0,16 | 50 | 216,12 | 4,14 | |
| 12-13 | 3,5 | 138,6 | 10,0 | 3,6 | 18,75 | 0,46 | 50 | 192,66 | 3,69 | |
| 13-14 | 3.5 | 138,6 | 6,0 | 2,16 | 37,5 | 0,93 | 50 | 191,69 | 3,67 | |
| 14-15 | 4,7 | 186,12 | 5,0 | 1,8 | 6,25 | 0,16 | 50 | 238,08 | 4,56 | |
| 15-16 | 6,2 | 245,52 | 8,5 | 3,06 | 6,25 | 0,16 | 50 | 298,74 | 5,72 | |
| 16-17 | 10,4 | 411,84 | 5,5 | 1,98 | 12,5 | 0,31 | 7 | 50 | 471,13 | 9.0 |
| 17-18 | 9,4 | 372,24 | 5,0 | 1,8 | 6,25 | 0,16 | 50 | 424,2 | 8,12 | |
| 18-19 | 7,3 | 289,08 | 5,0 | 1,8 | 6,25 | 0,16 | 50 | 341,04 | 6,53 | |
| 19-20 | 1,6 | 63,36 | 5,0 | 1,8 | 6,25 | 0,16 | 50 | 115,32 | 2,2 | |
| 20-21 | 1,6 | 63,36 | 2,0 | 0,72 | 18,75 | 0,46 | 50 | 114,54 | 2,19 | |
| 21-22 | 1,0 | 39,6 | 0,4 | 0,144 | 37,5 | 0,93 | 50 | 90,67 | 1,74 | |
| 22-23 | 0,6 | 23,76 | 3,0 | 1,08 | 6,25 | 0,16 | 50 | 75 | 1,44 | |
| 23-24 | 0,6 | 23,76 | 0,5 | 0,18 | 6,25 | 0,16 | 50 | 74,1 | 1,42 | |
| Всего | 100 | 3960 | 100 | 36 | 300 | 7,5 | 21 | 1200 | 5224,5 | 100 |
В графе 5-количество воды в м3, расходуемое гостиницей на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток (например, с 10 до 11ч расходуется 6% суточного расхода гостиницы
36 * 6% / 100% = 2,16 м3/ч)
В графе 6- расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода. Распределение расходов по часам смены принято по приложению 1 при Кч =3
В табл. 1.1 дано распределение расходов на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для трехсменной работы.
Для двухсменной работы в графе 6 с 0 до 1ч записывается 12,5% от Qсм, с 1 до 9ч -прочерки и с 9ч записываются % как в табл.1.1
В графе 7-количество воды в м3, расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены (например, с 10 до 11ч расходуется 6,25% сменного расхода предприятия
2,5 * 6,25% / 100% = 0,16 м3/ч)
В графе 8-расход воды на работу душа , который учитывается в течение часа после работы каждой смены (например, первая смена заканчивается в 16ч, душ работает с 16 до 17ч ).
В графе 9-расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены ( Q =400 м3, продолжительность смены 8ч).
В графе 10-сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в м3 ( например, с 8 до 9ч расходуется
Q= q+q+q+qдуш +q=348,48+2,88+0,31+7+50=408,67 м3/ч)
В графе 11-сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода , например, суммарный суточный расход 5206 м3, а суммарный расход с 8 до 9ч - 408,67 что составляет
408,67 * 100% / 5206 = 7,82 %
При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать графы, например, сумма графы 3 должна быть равна Q и т.д.
Из табл.1.1 видно , что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 16 до 17ч, в это время на все нужды расходуется 471,13 м3/ч или
Qпос.пр = 471,13 * 1000 / 3600 = 130,87 л/с
По предприятию расчетный расход
Qпр =(0,31 + 7 + 50 ) * 1000 / 3600 = 15,92 л/с
Расчетный расход общественного здания (гостиницы )
Qоб.зд. = 1,98 * 1000 / 3600 = 0,55 л/с
Собственно поселок расходует
Q = Qпос.пр - Qпр - Qоб.зд. = 130,87 - 15,92 - 0,55 = 114,4 л/с
По данным графы 11 табл.1.1 строим график водопотребления объединенного водопровода по часам суток
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис. 1.2. График водопотребления
Определение расчетных расходов воды на пожаротушения .
Расчетные расходы воды для наружного пожаротушения в населенных пунктах и на промышленных предприятиях определяются по СНиП2.04.02-84, п.п. 2.12-2.23, а для внутреннего пожаротушения по СНиП2.04.01-85, п.п.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 предприятии, а расчетный расход воды на наружное пожаротушение - от степени огнестойкости здании, категории производства по пожаро - и взрывоопасности, объема здании, 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 [3] ).
Расчетные расходы воды для внутреннего пожаротушения и расчетное количество струй в населенных пунктах зависит от назначения здания, высоты (этажности), объема, а на промышленных предприятиях от степени огнестойкости здании, категории производства по пожарной опасности , объема здании.
Определим расчетные расходы воды для пожаротушения по данным приведенного примера.
Так как водопровод в поселке проектируется объединенным, то согласно СНиП 2.04.02-84 , п.2.23 при количестве жителей 30000 человек принимаем два одновременных пожара (п.2.12, табл. 5 [3] ) при трехэтажной застройке с расходом воды 15 л/с на один пожар
Q = 2 * 15 = 30 л/с
Расход воды на внутреннее пожаротушения в поселке при наличии гостиницы, здание трехэтажное объемом более 25000 м3, согласно СНиП 2.04.01-85, п.6.1 табл. 1 принимаем две струй производительностью 2,5 л/с каждая
Q = 2 * 2,5 = 5л/с
Согласно СНиП 2.04.02-84, п.2.22 на предприятии принимаем один пожар, так как площадь предприятия менее 150 га.
Согласно п.2.14, табл.7, примечание 1 [3], расчетный расход воды для здания объемом 20тыс. м3 Q =20л/с, а для здании объемом 40тыс. м3
Q= 20л/с. Таким образом,
Q= 20 +20 = 40л/с
Согласно СНиП 2.04.01-85, п.6.1 табл.2 расчетный расход воды на внутреннее пожаротушения в производственных зданиях предприятия принимаем из расчета двух струй производительностью 5л/с каждая, тогда
Q = 2*2*5 =20л/с
Таким образом
Q = Q +Q =30 + 5= 35л/с
Q = Q+ Q = 40 +20= 60л/с
Q Q,
поэтому согласно п.2.23 СНиП2.04.02-84, расход воды на цели пожаротушения в поселке и на предприятии определяем как сумму расхода воды на предприятии и 50% расхода в поселке
Qпож.рас = Q+ 0,5 Q = 60 + 0,5 * 35 = 77,5л/с
При определении расчетных расходов воды на цели пожаротушения необходимо внимательно изучить п.2.23 СНиП2.04.02-84.
3. 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.
Гидравлический расчет сети выполняется в следующей последовательности:
1)определяется равномерно распределенный расход вычитанием суммы сосредоточенных расходов из общего расхода в час максимального водопотребления
Q= Qпос.пр - сосред. = Qпос.пр - Qпр - Qоб.зд ,
где : n -количество сосредоточенных отборов воды;
определяется удельный расход воды qуд. , т.е. равномерно распределенный расход, приходящийся на единицу длины водопроводной сети
qуд. = Q / ,
где Lj -длина участка; m -количество участков; j -номер участка;
3)определяется равномерно распределенные расходы по длине участков (путевые отборы)
Qпут.j = qуд Lj ;
4)определяется узловые расходы воды, которыми заменяются путевые отборы
qузл = 0,5 (Qпут.j ),
где Qпут.j -сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу;
5)к узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы, а при пожаре к одному из узловых расходов добавляется еще расход воды на пожаротушения;
6)выполняется предварительное распределение расходов по участкам сети. При распределении для каждого узла должно выполнятся следующее условие (первый закон Кирхгофа):
сумма расходов воды , подходящих к каждому узлу, равна сумме расходов воды, выходящих из узла. Распределение расходов можно начинать от диктующей точки, т.е. конечной точки подачи воды, а можно от начальной точки, т.е. точки подвода воды в сеть (см . 2.1).
Перед распределением расходов необходимо наметить направление потоков воды в сети от точки ввода воды в сеть до диктующей точки. Предварительное распределение выполняется при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре;
7)определяется диаметры труб участков сети по предварительно распределенным расходам при пожаре и значению экономического фактора с использованием таблиц предельных экономических расходов [5] (приложения2). Экономический фактор учитывает стоимость электроэнергии , КПД насосных установок, стоимость строительства водопроводной сети и сооружении и т.п.
Значения экономического фактора указаны в табл. 3.1
Таблица 3.1.
| Материал труб | Сталь | Чугун | Железобетон | Асбестоцемент | Пластмасса |
| Экономический фактор | 1 | 1 | 1 | 0,75 | 0,5 |
Предельным расходом для данного диаметра труб является такой расход, при котором этот диаметр экономический равноценен следующему сортаментному диаметру. При расходе , превышающем предельный, следует принимать следующий сортаментный диаметр.
Предельные экономические расходы для труб из стали, чугуна, асбестоцемента и пластмассы при указанных значениях экономического фактора Э приведены в приложений 2 данной методички;
8)выполняется увязка сети.
Для каждого кольца выбирается условно положительные направления, например, направления движения по часовой стрелке. Если направление движения потока воды на участке совпадает с условно положительным направлением, то потери напора h на этом участке считаются положительными, а если не совпадают, то отрицательными (рис.2.1.). Увязать сеть -значить добиться выполнения следующих соотношении :
j =0 -для узлов (первый закон Кирхгофа ).
i =0 -для колец ( второй закон Кирхгофа ).
где, n -количество участков в кольце;
m -количество расходов, подходящих к узлу и отходящих от него.
Первое соотношение (для узлов) для найденных расходов воды должно соблюдаться, т.к. оно использовалось при предварительном распределении расходов по участкам.
+h4
-h1 +h3
Рис.3.1. Кольцевая
водопроводная сеть
-h2
Выполнения второго соотношения (для колец) добиваются увязкой водопроводной сети.
Для кольца (рис. 2.1) можно записать
1 = h , т.е. h3 + h4 - h1 - h2 = h
Величина h называется невязкой.
Если сумма условно положительных потерь напора больше суммы условно отрицательных потерь напора, то h 0. Значить , чтобы уменьшить величину h ( приблизить ее к нулю), необходимо расходы на участках с условно положительными потерями напора уменьшить, а на участках с условно отрицательными потерями напора увеличить на величину некоторого поправочного расхода.
Если h 0, то, наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора надо увеличить, а на участках с условно отрицательными потерями напора уменьшить на величину поправочного расхода. Увязка сети (введение поправочного расхода) продолжается до тех пор, пока не будет выполняться соотношение
hhдоп. , где
hдоп -допустимая величина невязки. Можно принять hдоп 1 м.
Если сеть состоит из нескольких колец, то необходимо добиваться выполнения указанного соотношения для каждого кольца.
Потери напора h на участке следует определять по формулам
h= i * i = ( / dp) * ( / 2q ), где
i -гидравлический уклон, т.е. потери напора на единицу длины трубопровода;
-длина трубопровода, м;
-коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле
= А1(А0 + С/ )m / dmp
dр -расчетный внутренний диаметр труб, м;
-средняя по сечению скорость движения воды, м/с;
q -ускорения свободного падения, м/с2
Значения показателя степени m и коэффициентов А0, А1 и С для стальных, чугунных, железобетонных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных труб должны приниматься по приложению 10 [3].
Расчетные внутренние диаметры труб приведены в приложений 2. Расчетные внутренние диаметры железобетонных труб на основании ГОСТ12586-74, ГОСТ16953-78 следует принимать равными диаметрам условных проходов.
Поправочный расход q для кольца можно определить по формуле
q = h / 2( i ) , где
hi - потери напора на участке;
qi - расход воды по участку;
n - количество участков в кольце.
Для каждого кольца получается своя величина поправочного расхода. Если участок сети является общим для двух колец, то поправочный расход на таком участке определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца.
3.1.Пример гидравлического расчета водопроводной сети.
Расчетная схема водопроводной сети показано на рис.2.2. В первом разделе для приведенного примера общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 130,87 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 15,92 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания равен 0,55 л/с.
Qоб.зд.=0,55л/с Qпр.=15,92л/с
L=1000м L=1500м
L=1500м L=2000м L=1500м
L=500м L=1000м L=500м
130,87л/с
Рис.3.2.Схема водопроводной сети.
1.Определяем равномерно распределенный расход
Q =Qпос.пр - (Qпр + Qоб.зд ) = 130,87 - (15,92 + 0,55) = 114,4 л/с
2.Определим удельный расход
qуд. = Q /j ; j = 1-2 + 2-3 + 3-4 +4-5 +5-6 +6-7 +7-1 +7-4 = 500+1500+1000+1500+500+1000+2000 =9500 м.
qуд. = 114,4 / 9500 = 0,012 л/(с*м);
3.Определим путевые отборы
Qпут.j = j * qуд.
Результаты приведены в табл.3.2.
Путевые расходы. Таблица 3.2
| Номер участка | Длина участка , м | Путевой отбор , л/с |
| 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7 7 - 1 7 - 4 | 500 1500 1000 1500 1500 500 1000 2000 | 6,02 18,06 12, 04 18, 06 18, 06 6, 02 12, 04 24, 08 пут.j =114,4 л/с |
4.Определим узловые расходы
q1 = 0,5(Qпут.1-2 + Qпут.7-1) = 0,5(6,02+12,04)= 9,03 л/с
q2 = 0,5(Qпут.2-3 + Qпут.2-1) = 0,5(18,06+6,02)= 12,04 л/с
q3 = 0,5(Qпут.2-3 + Qпут.3-4) = 0,5(18,06+12,04)= 15,05 л/с
q4 = 0,5(Qпут.3-4 + Qпут.4-5 +Q4-7) = 0,5(12,04+18,06+24,08)= 27,09 л/с
q5 = 0,5(Qпут.4-5 + Qпут.5-6) = 0,5(18,06+18,06)= 18,06 л/с
q6 = 0,5(Qпут.5-6 + Qпут.6-7) = 0,5(18,06+6,02)= 12,04 л/с
q7 = 0,5(Qпут.6-7 + Qпут.7-1 +Q7-4) = 0,5(6,02+12,04+24,08)= 21,07 л/с
Узловые расходы Таблица 3.3.
| Номер узла | Узловой расход , л/с |
| 1 2 3 4 5 6 7 | 9,03 12,04 15,05 27,09 18,06 12,04 21,07 qузл. =114,4 л/с |
5.Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы.
К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 сосредоточенный расход общественного здания ( вместо точки 3 можно взять любую другую ). Тогда
q5 = 18,06 + 15,92 = 33,98 л/с;
q3 = 15,05 + 0,55 = 15,6 л/с
С учетом сосредоточенных расходов qузл. = 130,87 л/с
Величины узловых расходов показаны на рис.3.3
q3=15,6л/с q4=27,09л/с q5=33,98л/с
3 4 5
1 2
q2=12,04л/с q1=9,03л/с q7=21,07л/с q6=12,04л/с
2 1 7 6
130,87л/с
Рис.3.3.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 (рис.3.3). 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 = 9,03 л/с и Qпос.пр = 114,4 л/с известны, а q1-2 и q1-7 неизвестны.
Задаемся произвольно одной из этих величин. Возьмем, например, q1-2 =40 л/с
Тогда
q1-7 = Qпос.пр - (q1 + q1-2) = 114,4 - (9,03 + 40) = 81,84 л/с
Для точки 7 должно соблюдаться следующее соотношение
q1-7 = q7 + q7-4 + q7-6
Значение q1-7 = 81,84 л/с и q7 = 21,07 л/с известны, а q7-4 и q7-6 неизвестны. Задаемся произвольно одной из этих величин и принимаем например, q7-4 =25 л/с. Тогда
q7-6 = q1-7 - (q7 + q7-4) = 81,84 - ( 21,07 + 25) = 35,77 л/с
Расходы воды по другим участкам сети можно определять из следующих соотношении:
q2-3 = q1-2 - q2 = 40 - 12,04 = 27,96 л/с;
q3-4 = q2-3 - q3 = 27,96 - 15,6 = 12,36 л/с;
q4-5 = q7-4 + q3-4 - q4 = 25 + 12,36 - 27,09 = 10,27 л/с;
q6-5 = q7-6 - q6 = 35,77 - 12,04 = 23,73 л/с;
Проверка
q5 = q4-5 + q6-5 = 10,27 + 23,73 = 34 л/с ;
Можно начинать предварительно распределять расходы с узла 5, а не с узла 1. Расходы воды будут уточняться в дальнейшем при выполнении увязки водопроводной сети. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис.3.4.
При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушения 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. СНиП2.04.02-84), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления.
15,6 27,09 34
1000; 125; 12,36 1500; 125; 10,27
3 4 5
1500; 200; 27,96 2000; 175; 25
2
1 1500; 175; 23,73
12,04 9,03 21,07 12,04
2
500; 200; 40 1 1000; 300; 81,84 7 500; 200; 35,77 6
130,87л/с Ключ: L,м; d,мм; q,л/с
Рис.3.4. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении.
Для водопроводной сети, показанной на рис.3.2, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е.
q= q5 + Qпож.рас. - qдуш.
q= 15,92 + 77,5 - 1,94 = 93,42 л/с
Гидравлический расчет сети при пожаре
Q= Q+ Qпож.рас. ;
Q= 130,87 +77,5 =208,37 л/с
Так, как Q Q, то узловые расходы при пожаре будут другие, чем в час максимального водопотребления без пожара.
Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара.
Равномерно распределенный расход поселка будет равен
Q= Q- (Q+ Qоб.зд. + Qпож.рас.) =208,37 - (15,92 + 0,55 +77,5) =114,4 л/с
Добавим к узловому расходу в точке 5 сосредоточенный расход предприятия
q= 93,42 + 18,06 = 111,5 л/с
Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети.
Q= q1 + q1-2 + q1-7 ; Задаемся произвольно q1-2 = 60 л/с;
q1-7 = Q- (q1 + q1-2 ) = 208,37 - ( 9,03 + 60 ) = 139,34 л/с;
q1-7 = q7 + q7-4 - q7-6 ; Задаемся произвольно q7-4 = 40 л/с;
q7-6 = q1-7 - (q7 + q7-4 ) = 139,34 - ( 21,07 + 40 ) = 78,27 л/с ;
q2-3 = q1-2 - q2 = 60 - 12,04 = 47, 96 л/с ;
q3-4 = q2-3 - q3 = 47,96 - 15,6 = 32,96 л/с ;
q4-5 = q7-4 + q3-4 - q4 = 40 + 32,96 - 27,09 = 45,27 л/с ;
q6-5 = q7-6 - q6 = 78,27 - 12,04 = 66,23 л/с ;
Проверка
q5 = q4-5 + q6-5 = 45,27 + 66,23 = 111,5 л/с ;
Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показано на рис.3.5
Рис.3.5.
15,06 27,09 111,5
1000; 200; 32,36 1500; 250; 45,27
3 4 5
1500; 250; 47,26 2000; 200; 40
1 2 1500; 300; 66,23
12,04 9,03 21,07 12,04
2 500; 250; 60 1 1000; 400; 139,34 7 500; 300; 78,27 6
208,37л/с
7.Определим диаметры труб участков сети. Для стальных труб Э = 1.
По экономическому фактору и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при пожаре по приложению 2 определяются диаметры труб участков водопроводной сети:
q1-2 = 0,25 м; q3-4 = 0,2 м; q5-6 = 0,3 м; q4-7 = 0,2 м;
q2-3 = 0,25 м; q4-5 = 0,25 м; q6-7 = 0,3 м; q1-7 = 0,4 м;
Соответствующие расчетные внутренние диаметры определяются по ГОСТ539-89 и равны (приложение 2).
q1-2 = 0,260 м; q3-4 = 0,209 м; q5-6 = 0,311 м; q4-7 = 0,209 м;
q2-3 = 0,260 м; q4-5 = 0,260 м; q6-7 = 0,311 м; q1-7 = 0,412 м;
Обычно рекомендуют определять диаметры по предварительно распределенным расходам без учета расхода воды на пожаротушения, а затем проверять водопроводную сеть с найденным таким образом диаметрами на возможность пропуска расходов воды при пожаре. При этом в соответствии с п.2.30 [3] максимальный свободный напор в сети объединенного водопровода не должен превышать 60м. Если в нашем примере определять диаметры по предварительным расходам при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (т.е. без учета расхода воды на пожаротушения), то как показывает расчеты при этих диаметрах потери напора в сети при пожаре более 60м. Это объясняется тем, что для сравнительно небольших населенных пунктов соотношение расходов воды по участкам водопроводной сети при пожаре и при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении довольно большое.
Поэтому диаметры труб некоторых участков следует увеличить и заново выполнить гидравлический расчет сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении и при пожаре. В связи вышеизложенным и для упрощения в курсовой работе допускается определять диаметры участков сети по предварительным расходам при пожаре.
8.Выполняем увязку водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.
При увязке потери напора в стальных трубах следует определять по формуле
h = 10-3 [(1+3,51/)0,19* 0,5612/d] *
Увязку удобно выполнять в виде таблицы (табл.3.4). Увязка сети без использования компьютера продолжается до тех пор, пока величина невязки в каждом кольце не будет менее 1м.
Пояснение к табл.3.4.
В графе 1 приведены количество колец водопроводной сети;
В графе 2 приведены участок водопроводной сети;
В графе 3 -расход воды по участкам сети в л/с;
В графе 4 -расчетный внутренний диаметр труб по участкам сети согласно приложению 2 данной методички в м.
В графе 5 -длина участка сети по заданию.
В графе 6 -приведены средняя скорость воды по участкам сети (например, для участка 1-2, чтобы определить среднюю скорость, определяем сперва площадь живого сечения труб по формуле
= d2/4 = 0,785d2
= 0,785 * 0,2602 = 0,053
Средняя скорость движения потока определяется по формуле
ср =q/ = 40/0,053 * 1000 = 0,755 м/с.)
В графе 7 -определяем гидравлическое сопротивление по формуле
(1+3,51/ )0,19* 0,5612
Например, для участка 1-2 (1+3,51/0,755)0,19* 0,561* 0,7552 = 0,449
В графе 8 -приведены внутренний диаметр труб (например, для участка 1-2 d= 0,2601,19 = 0,201м.)
В графе 9 -приведены потери напора на единицу длины трубопровода ("гидравлический уклон") i с учетом гидравлического сопротивления, определяемый по формуле, например, для участка 1-2
i = (1+3,51/)0,19*0,5612/ d = 0,449/0,201 = 2,23
В графе 10 -приведены потери напора по участкам сети, определяемый по формуле h = i * , где -длина участка (например, для участка 1-2
h = 2,23*10-3*500 = 1,12 м).
В графе 1117-первое исправление, величина h -это невязка, q -поправочный расход для кольца, который можно определить по формуле
q = h / 2() ,
где h -потери напора на участке; q -расход воды по участку.
Следует иметь в виду, что для участка 4-7 (рис.3.4; 3.5), который является общим для обоих колец, вводятся две поправки -из первого кольца и из второго. Знак поправочного расхода при переносе из одного кольца в другое следует сохранять.
Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке), как видно по направлениям стрелок на рис.3.4, могут пойти по трем направлениям:
первое -1-2-3-4-5,
второе -1-7-4-5,
третье -1-7-6-5.
Средние потери напора в сети можно определить по формуле
hс = (h1 + h2 + h3)/3,
где h1 = h1-2 + h2-3 + h3-4 + h4-5;
h2 = h1-7 + h7-4 + h4-5;
h3 = h1-7 + h7-6 + h6-5;
Потери напора в сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении
h1 = 1,06 + 1,63 + 0,64 + 0,09 = 3,42м;
h2 = 1 + 1,84 + 0,09 = 2,93м;
h3 = 1 + 0,7 + 1,29 = 2,99м;
hс = (3,42 + 2,93 + 2,99) / 3 = 9,34 / 3 = 3,11м.
Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении на рис.3.6.
Увязка водопроводной сети при пожаре.
Предварительное распределение расходов воды по участкам водопроводной сети при пожаре выполнено в пункте 6 раздела 3.1. Расчетная схема показана на рис.3.5.
Увязка сети при пожаре выполняется так же, как это было сделано при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.
15,6 27,09 34
1000; 200; 11,31 1500; 250; 5,8
3 0,64; 0,34 4 0,09; 0,1 5
1500; 250; 27,16 2000; 200; 13,6
1,63; 0,51 1,84; 0,4
2
1 1500; 300; 38,13
1,29; 0,5
12,04 9,03 21,07 12,04
2 500; 250; 39,1 1 1000; 400; 86,84 7 500; 300; 50,17 6
1,06; 0,74 1,0; 0,65 0,7; 0,66
130,87 L,м; d,мм; q,л/с
Ключ h,м; ,м/с
Рис.3.6.Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении .
15,06 27,09 111,5
1000; 200; 30,59 1500; 250; 24,92
3 4 5
3,87; 0,89 1,41; 0,47
1500; 250; 45,49 2000; 200; 27,86
4,1; 0,85 6,72; 0,82
1 2 1500; 300; 83,26
5,2; 1,09
12,04 9,03 21,07 12,04
2 500; 250; 58,23 1 1000; 400; 141,11 7 500; 300; 95,3 6
2,13; 1,09 2,4; 1,06 L,м; d,мм; q,л/с 2,25; 1,25
208,37 h,м; , м/с
Рис.3.7.Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при пожаре.
Определяем средние потери в сети по формуле:
hс = (h1 + h2 + h3)/3,
где h1 = h1-2 + h2-3 + h3-4 + h4-5;
h2 = h1-7 + h7-4 + h4-5;
h3 = h1-7 + h7-6 + h6-5;
Потери напора в сети при пожаре
h1 = 2,13 + 4,1 + 3,87 + 1,41 = 11,51м;
h2 = 2,4 + 6,72 + 1,41 = 10,53м;
h3 = 2,4 + 2,25 + 5,2 = 9,85м;
hс = (11,51 + 10,53 + 9,85) / 3 = 31,89 / 3 = 10,63м.
Расчетная схема водопроводной сети с окончательно распределенными расходами при пожаре показана на рис.3.7.
Увязка сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении
Таблица 3.4.
| Номер | Участок | Расход | Расчетн. | Длина | Ско- | (1+3,51/)0,19 | Гидравличес | Потери | |
| коль- ца | сети | q, л/с | внут.диаметр,dр,м | L, м. | рость V, м/с | * 0,5612 | dр1,19,м | кий уклон i * 103 | напора h, м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 40 27,96 12,36 25 81,84 | 0,260 0,260 0,209 0,209 0,412 | 500 1500 1000 2000 1000 | 0,755 0,527 0,363 0,735 0,611 | 0,449 0,236 0,119 0,428 0,306 | 0,201 0,201 0,155 0,155 0,348 | 2,23 1,17 0,77 2,76 0,88 | 1,12 1,75 0,77 -5,52 -0,88 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
2 | 4-5 5-6 7-6 7-4 | 10,27 23,73 35,77 25 | 0,260 0,311 0,311 0,209 | 1500 1500 500 2000 | 0,194 0,312 0,470 0,735 | 0,04 0,093 0,189 0,428 | 0,201 0,249 0,249 0,155 | 0,20 0,37 0,76 2,76 | 0,30 -0,55 -0,38 5,52 |
Продолжение табл.3.4
| Первое исправление | Второе | |||||||||
| h/q, (м*с)/л | q1, л/с | q1=q+q1, л/с | , мс | (1+3,51/)0,19*0,5612 | i*103 | h , м | h/q, (м*с)/л | q11, л/с | q11=q1+q11, л/с | |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | : 0in;">18 | 19 | 20 | |
| 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 0,028 0,0626 0,0623 0,2208 0,0107 | 3,6 3,6 3,6 -3,6-3,6 3,6 | 43,6 31,56 15,96 20 85,44 | 0,833 0,596 0,409 0,588 0,642 | 0,524 0,292 0,189 0,28 0,325 | 2,6 1,5 1,2 1,8 0,93 | 1,3 2,25 1,2 -3,6 -0,93 | 0,0298 0,0713 0,0752 0,18 0,0109 | -0,3 -0,3 -0,3 0,3-4,7 0,3 | 43,3 31,26 15,66 15,6 85,74 |
h=-2,76;(h/q)=0,3844; h=0,22;(h/q)=0,3672;
q1=h/2(h/q)= -2,76/2*0,3844=3,6л/с; q=0,3л/с;
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| 4-5 5-6 7-6 7-4 | 0,0292 0,0232 0,0106 0,2208 | -8,6 8,6 8,6 -8,6+ 3,6 | 1,67 32,33 44,37 20 | 0,032 0,425 0,584 0,588 | 0,002 0,159 0,281 0,28 | 0,009 0,6 1,1 0,8 | 0,013 -0,9 -0,55 3,6 | 0,008 0,03 0,012 0,18 | -4,7 4,7 4,7 -4,7+0,3 | -3,03 37,03 49,07 15,6 |
h=4,89;(h/q)=0,2838; h=2,16;(h/q)=0,23;
q1=h/2(h/q)= 4,89/2*0,2838=8,6л/с; q=4,7л/с;
Продолжение табл.3.4
| исправление | Третье исправление | |||||||||
| ,м/с | (1+3,51/)0,19** 0,5612 | i*103 | h , м | h/q , (м*с)/л | q111 л/с | q111=q11+q111 | ,м/с | (1+3,51/)0,19** 0,5612 | i*103 | h , м |
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| 0,817 0,589 0,46 0,459 0,645 | 0,52 0,29 0,18 0,18 0,34 | 2,6 1,44 1,16 1,16 0,98 | 1,3 2,16 1,16 -2,32 -0,98 | 0,03 0,069 0,074 0,15 0,011 | -4,1 -4,1 -4,1 -4,1 + +1,1 4,1 | 39,1 27,16 11,51 13,6 86,84 | 0,737 0,512 0,338 0,4 0,653 | 0,427 0,22 0,1 0,14 0,35 | 2,12 1,09 0,64 0,92 1,0 | 1,06 1,63 0,64 -1,84 -1,0 |
h= -1,32;(h/q)=0,1611; h= 0,49
q11=h/2(h/q)= -1,32/2*0,1611=4,1л/с;
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
| 0,057 0,487 0,645 0,46 | 0,004 0,205 0,34 0,18 | 0,02 0,82 1,36 1,16 | 0,03 -1,23 -0,68 2,32 | 0,0099 0,0332 0,0138 0,15 | -1,1 1,1 1,1 -1,1-4,1 | 5,8 38,13 50,17 13,6 | 0,1 0,5 0,66 0,4 | 0,012 0,213 0,347 0,14 | 0,06 0,86 1,40 0,92 | 0,09 -1,29 -0,7 1,84 |
h= 0,44;(h/q)=0,206; h= 0,06
q11=h/2(h/q)= 0,44/2*0,206=1,1л/с;
Увязка водопроводной сети при пожаре. Таблица 3.5.
| Номер | Участок | Расход | Расчетн. | Длина | Ско- | (1+3,51/)0,19 | Гидравличес | Потери | |
| коль- ца | сети | воды q, л/с | внут.диаметр,dр,м | L, м. | рость V, м/с | * 0,5612 | dр1,19,м | кий уклон i * 103 | напора h, м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 60 47,26 32,36 40 139,34 | 0,260 0,260 0,209 0,209 0,412 | 500 1500 1000 2000 1000 | 1,13 0,89 0,95 1,8 1,05 | 0,95 0,61 0,68 1,01 0,81 | 0,201 0,201 0,155 0,155 0,348 | 4,73 3,04 4,4 6,5 2,33 | 2,4 4,6 4,4 -13 -2,33 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
2 | 4-5 5-6 7-6 7-4 | 45,27 66,23 78,27 40 | 0,260 0,311 0,311 0,209 | 1500 1500 500 2000 | 0,85 0,87 1,03 1,18 | 0,55 0,58 0,79 1,01 | 0,201 0,249 0,249 0,155 | 2,74 2,33 3,2 6,5 | 4,11 -3,5 -1,6 13 |
Продолжение табл.3.5.
| Первое исправление | Второе | |||||||||
| h/q, (м*с)/л | q1, л/с | q1=q+q1, л/с | , мс | (1+3,51/)0,19*0,5612 | i*103 | h , м | h/q, (м*с)/л | q11, л/с | q11=q1+q11, л/с | |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 0,04 0,1 0,14 0,33 0,02 | 3,22 3,22 3,22 3,22--8,96 -3,22 | 63,22 50,48 35,58 34,26 136,12 | 1,2 0,95 1,05 1,0 1,02 | 1,04 0,68 0,81 0,75 0,77 | 5,2 3,4 5,22 4,81 2,21 | 2,6 5,1 5,22 -9,7 -2,21 | 0,04 0,1 0,15 0,28 0,02 | -0,86 -0,86 -0,86 0,86- 7,13 0,86 | 62,36 49,62 34,72 27,99 136,98 |
h=-3,93;(h/q)=0,63; h=1,01;(h/q)=0,59;
q1=h/2(h/q)= -3,93/2*0,63=3,22л/с; q=0,86л/с;
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| 4-5 5-6 7-6 7-4 | 0,09 0,05 0,2 0,33 | -8,96 8,96 8,96 -8,96 +3,22 | 36,31 35,19 87,21 34,26 | 0,68 0,99 1,15 1 | 0,37 0,73 0,96 0,75 | 1,84 2,93 3,85 4,84 | 2,75 -4,4 -1,93 9,7 | 0,07 0,06 0,02 0,28 | -7,13 7,13 7,13 -7,13 + +0,86 | 29,18 82,32 94,36 27,99 |
h=12,01;(h/q)=0,67; h=6,13;(h/q)=0,43;
q1=h/2(h/q)= 12,01/2*0,67=8,96л/с; q=7,13л/с;
Продолжение табл.3.5.
| исправление | Т р е т ь е и с п р а в - | |||||||||
| ,м/с | (1+3,51/)0,19*0,5612 | i * 103 | h , м | h/q, (м*с)/л | q111, л/с | q111=q+q111 | ,м/с | (1+3,51/)0,19*0,5612 | i * 103 | |
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 1,2 0,94 1,02 0,82 1,03 | 1,04 0,67 0,77 0,52 0,79 | 5,2 3,33 4,96 3,35 2,3 | 2,6 4,99 4,96 -6,7 -2,3 | 0,04 0,1 0,14 0,24 0,02 | -3,3 -3,3 -3,3 3,3-1,66 3,3 | 59,06 46,32 31,42 29,63 140,28 | 1,11 0,87 0,92 0,87 1,05 | 0,9 0,57 0,64 0,57 0,81 | 4,5 2,83 4,12 3,7 2,33 |
h=-3,55;(h/q)=0,54;
q111=h/2(h/q)= -3,55/2*0,54=3,3л/с;
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| 4-5 5-6 7-6 7-4 | 0,55 1,08 1,24 0,82 | 0,25 0,85 1,1 0,52 | 1,24 3,41 4,4 3,35 | 1,86 -5,1 -2,2 6,7 | 0,06 0,06 0,02 0,24 | -1,66 1,66 1,66 -1,66+3,3 | 27,52 80,66 92,7 29,63 | 0,52 1,06 1,21 0,87 | 0,23 0,83 1,05 0,57 | 1,14 3,33 4,21 3,7 |
h=-1,26;(h/q)=0,38;
q111=h/2(h/q)= -1,26/2*0,38=1,66л/с;
Продолжение табл.3.5.
| л е н и е | Ч е т в е р т о е и с п р а в л е н и е | |||||||
| h , м | h/q, (м*с)/л | q111, л/с | q1v=q+q1v | ,м/с | (1+3,51/)0,19*0,5612 | i * 103 | h , м | |
| 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | |
| 1-2 2-3 3-4 4-7 7-1 | 2,25 4,24 4,12 -7,4 -2,33 | 0,04 0,09 0,13 0,25 0,02 | -0,83 -0,83 -0,83 0,83-2,6 0,83 | 58,23 45,49 30,59 27,86 141,11 | 1,09 0,85 0,89 0,82 1,06 | 0,86 0,55 0,6 0,52 0,83 | 4,27 2,73 3,87 3,36 2,4 | 2,13 4,1 3,87 -6,72 -2,4 |
h=0,88;(h/q)=0,53; h=0,88;
q= 0,83;
| 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | |
| 4-5 5-6 7-6 7-4 | 1,71 -4,99 -2,1 7,4 | 0,06 0,06 0,02 0,25 | -2,6 2,6 2,6 -2,6+0,83 | 24,92 83,26 95,3 27,86 | 0,47 1,09 1,25 0,82 | 0,19 0,86 1,12 0,52 | 0,94 3,45 4,5 3,36 | 1,41 -5,2 -2,25 6,72 |
h=2,02;(h/q)=0,39; h=0,68;
q= 2,6;
4.Гидравлический расчет внутренних водопроводов.
Гидравлический расчет внутреннего водопровода проводится с целью определения наиболее экономичных диаметров труб, требуемого напора у расчетного пожарного крана и на вводе здание, а также для выбора схемы внутреннего водопровода.
При этом расчет водопроводных сетей, питаемых несколькими вводами, производится с учетом выключения одного из них.
Гидравлический расчет внутренних водопроводов проводят в следующем порядке:
1.Устанавливают норму расхода воды и число струй на внутреннее пожаротушения по СНиП2.04.01-85, п.п.6.1-6.6 таблицы 1или 2.
2.Определяем необходимый радиус компактной части струй и по его величине (СНиП2.04.01-85 табл.3) находим действительный расход по формуле:
Rк =Т-1,35/sin ,
где Т -высота помещения; 1,35 -высота расположения ствола от пола; -угол наклона радиуса действия компактной струй
= 45-700
3.Определяем расстояние между пожарными кранами по формуле:
Lкр =k ,
где k -коэффициент, учитывающий условия орошения;
k =1 -при орошении каждой точки помещения двумя струями;
k =2 - при орошении каждой точки помещения одной струей;
р -длина пожарного рукава; В -ширина здания; Т -высота помещения.
4.Составляем аксонометрическую схему сети и намечаем на ней расчетные участки, а также расчетное направление движения воды. При этом за расчетный участок принимают отрезок сети, в пределах которого величина расхода не изменяется; каждый стояк (распределительная сеть) считается одним расчетным участком. За расчетное направление принимают направления движения воды от ввода до самого удаленного и высоко расположенного пожарного крана (диктующая точка).
5.Определяем расходы воды по расчетным участкам с приборами хозяйственно-питьевого или производственного назначения по формулам и сосредотачивая эти расходы в точках присоединения распределительной сети к магистрали
q =5q0,
где q0 -расход воды одним прибором (СНиП2.04.01-85 прилож.3) л/с;
-коэффициент, зависящий от общего числа приборов N на расчетном участке и вероятности их действия P
P=QчU/3600qоN ,
где Qч -норма расхода воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления;
U -общее число одинаковых потребителей в здании или сооружении;
Зная произведения N*P или значения N и P, находим величину коэффициента по приложению 4 табл.1 и 2 СНиП2.04.01-85
6.Производим предварительное распределение сосредоточенных расходов по участкам магистральной сети.
7.Определяем диаметры труб для пропуска расчетных расходов воды с учетом допустимых экономических скоростей. В водопроводных сетях скорости движения воды не должны превышать 1,5-2 м/с;
Диаметры труб могут быть определены по формуле
d =4Q/ ,
где Q -расход по участкам сети; -скорость движения воды.
8.Производим расчет магистральной сети. Кольцевую сеть рассчитывают по обычным правилам при условии отключения одного из вводов. Потери напора подсчитываются по формуле
h = А**Q2 ,
где А -удельное сопротивление труб; -длина труб; Q -производительность пожарной струй.
9.Определяем потери напора в пожарном стояке, на вводе и по всей длине расчетного направления;
10.Определяем требуемый напор у ввода по формуле
Hтр. =k (hс + hвв) + hвод + Hсв.+ z ,
где hс -потери напора в сети внутреннего водопровода; hвв -потери напора на вводе; hвод -потеря напора на водомере; Hсв -свободный напор в диктующей точке; z -разность отметок наиболее высоко расположенного водоразборного устройства (пожарного крана) и ввода; k -коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления; k = 1,1 -в сетях противопожарных водопроводов; k = 1,15 -в сетях производственно-противопожарных водопроводов; k = 1,2 -в сетях хозяйственно-противопожарных водопроводов.
Сравнивают величину требуемого напора Нтр.пож с величиной гарантированного напора Нг в наружной водопроводной сети, и если выясняется недостаток гарантированного, то предусматривают установку пожарных насосов. Насосы подбираются по каталогу (по расчетному расходу и напору). При объединенном хозяйственно-пожарном водопроводе подача насоса должна быть равна суммарному расходу воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды; при специальном пожарном -расходу, необходимому только для целей пожаротушения.
При работе насоса от наружной водопроводной сети требуемый напор пожарного насоса определяются по формуле:
Нн = Нтр.пож - Нг
а при заборе воды насосом из запасного резервуара -по формуле:
Нн = k(hc + hвс.) + Нсв.+ z,
где hc -потери напора в сети; hвс -потери напора во всасывающей линий; z -разность отметок между наиболее удаленном от насоса и высоко расположенным пожарным краном и нижним уровнем воды в резервуаре.
В случае устройства водопровода с запасным резервуаром определяют емкость последнего из условия хранения в нем запаса воды на трехчасовое тушение пожара при подаче расчетного расхода по формуле:
Wр =10,8 * 103 * Qрасч. ,
где Qрасч. -расчетный расход воды, м3/с
Для того чтобы определить необходимость установки хозяйственных насосов с гидропневмобаком или водонапорным баком проводится расчет водопроводной сети при пропуске хозяйственных расходов. Причем в системах с гидропневмобаком по формулам, дополнительно определяют давление воздуха и объем воды в баке (для выбора реле давления и типового гидропневмобака), а в системах с водонапорным баком -емкость и высоту установки бака.
Пример.
Рассчитать объединенный хозяйственно-противопожарный водопровод двухэтажного производственного здания 2 степени огнестойкости с категорией производства В с высотой помещения 12,2м и размерами в плане 2562м (объем 37 820м3)
На хозяйственно-питьевые нужды вода подается по двум стоякам, на которых установлено 8 смывных бачков,4 лабораторных моек, 4 питьевых фонтанчиков, 8 писсуаров, 8 умывальников, 14 гигиенических душа.
В здании работает 100 человек. Норма расхода одним водопотребителем Qч=14,1л/ч (СНиП2.04.01-85 приложение 3). Гарантированный напор в наружной сети 25м.
1.Определим нормативный расход и число пожарных струй по СНиП2.04.01-85 табл.2.
На внутреннее пожаротушения в производственном здании высотой до 50м требуется 2 струй по 5л/с:
Qвн. = 2*5 =10л/с
2.Определим требуемый радиус компактной части струй при угле наклона струй =600
Rк =Т-1,35/sin = 12,2- 1,35/sin60 =12,5м 13м.
По СНиП2.04.01-85 табл.3 определим действительный расход пожарной струй и требуемый напор у пожарного крана. Так как расход одной пожарной струй 5л/с, то водопроводная сеть должна оборудоваться пожарными кранами d =65мм со стволами, имеющими насадки 19мм и рукавами длиной 20м. При этом в соответствии с таблицей действительный расход струй будет 5,2л/с, напор у пожарного крана 19,9м, а компактная часть струй Rк =12м.
3.Определим расстояние между пожарными кранами из условия орошения каждой точки помещения двумя струями:
Lкр =k =1= 27м.
При таком расстояний требуется установить на каждом этаже по 8 пожарных кранов (рис.4.1). Так как общее количество пожарных кранов более 12, то магистральная сеть должна быть кольцевой и питаться двумя вводами.
20666 20666 20666
ПК-1 ПК-2 ПК-3 ПК-4
Rкр8 Rкр6 Rкр7 Rкр5
ПК-8 ПК-7 ПК-6 ПК-5
62000
Рис.4.1.Размещение пожарных кранов из условия орошения каждой точки помещения двумя струями.
4.Составим аксонометрическую схему водопроводной сети (рси.4.2), наметив на ней расчетные участки.
5,2 5,2
20,6; 80; 1,712 27,4; 80; 6,912
3 2
0,34; 0,09 1,37; 1,5
0,138 26; 80; 6,912 0,138 Ключ L,м; d,мм; q,л/с
1,37; 1,45 ,м/с; h,м
4 1
50; 80; 7,05 50; 80; 7,05
0
1,4; 2,9 1,4; 2,9
Lвв =40м
Рис.4.2.Расчетная схема внутреннего водопровода.
За расчетное направление необходимо принять направление от точки 0 до ПК-16 (расчет проводится при отключений второго ввода).
5.Вычислим расход воды на хозяйственно-питьевые нужды.
По СНиП2.04.01-85 приложения 2 находим максимальный расход одним прибором, он будет равен
qо =0,2л/с
Определим вероятность действия приборов по формуле:
Р =Q*U/3600*qоN =14,1*100/3600*0,2*38 = 0,052
По приложению 4, таблице 2 СНиП2.04.01-85 находим значение =0,276.
Определим максимальный расход воды по формуле:
q =5*qо* =5*0,2*0,276 =0,276л/с.
Сосредоточим полученные величины расходов в точках присоединения хозяйственных стояков к магистральной сети, т.е.
q1 =q4 =q/2 =0,276/2 =0,138л/с.
6.Распределим сосредоточенные расходы по участкам магистральной сети, принимая за точку схода точку 3 (рис.4.2)
В точку 3 вода поступает по двум направлениям и получается 2 полукольца:
1 полукольцо 0-1-2-3
2 полукольцо 0-4-3
Определим расход воды на участках в каждом полукольце
1 полукольцо
Участок 0-1 q0-1 =Q/2 =14,1/2 =7,05л/с.
Участок 1-2 q1-2 =q0-1 - q1 =7,05 - 0,138 =6,912л/с.
Участок 2-3 q2-3 =q1-2 - q3 =6,912 - 5,2 =1,712л/с
2 полукольцо
Участок 0-4 q0-4 =7,05л/с
Участок 4-3 q4-3 =q0-4 -q4 =7,05 - 0,138 =6,912л/с.
7.Определим диаметры труб.
Для определение диаметров труб магистральной сети воспользуемся формулой:
d =4Q/*, где =1,5м/с
Диаметр труб на участке 0-1 с максимальным расходом 7,05л/с будет:
d =4*7,05*10-3/3,14*1,5 =0,077м =77мм
Диаметр труб для вводов
qвв ==0,109м =109мм
Принимаем трубы стальные диаметром 80мм для магистральной сети и трубы чугунные диаметром 100мм для вводов.
8.Производим расчет кольцевой магистральной сети.
Потери напора определяем по формуле:
h =A*L*Q2,
где А -удельное сопротивление, оно определяет потери напора, приходящиеся на 1м трубопровода при единичном расходе. Значения А для стальных и чугунных труб приведены в табл.4 стр.42 [6].
Сопротивление по всей длине трубопровода составит:
S =A*L
Тогда формула для определения потерь напора по длине примет вид:
h =S*Q2
Значения А даны для Q, м3/с при скорости движения воды 1,2м/с. При 1,2м/с необходимо ввести поправочный коэффициент Кп величина которого зависит от средней скорости движения воды в трубе. Значения поправочного коэффициента Кп приведены в таблице 5 стр.42 [6].
Тогда
h =Кп*S*Q2
Результаты вычислении сводим в таблицу 4.1.
| Направление | Участки | L, м | d, мм | А | S=AL*10-3 | q*10-3, м3/с | SQ*10-2 | h=SQ2, м | , м/с | Кп | h=КпSQ2, м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
1 | 0-1 1-2 2-3 | 50 27,4 20,6 | 80 80 80 | 1168 1168 1168 | 5,84 3,2 2,4 | 7,05 6,912 1,712 | 4,1 2,21 0,41 | 2,9 1,5 0,07 | 1,4 1,37 0,34 | 1,0 1,0 1,28 | 2,9 1,5 0,09 |
h1 =4,49м
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
2 | 0-4 4-3 | 50 26,0 | 80 80 | 1168 1168 | 5,84 3,04 | 7,05 6,912 | 4,1 2,1 | 2,9 1,45 | 1,4 1,37 | 1,0 1,0 | 2,9 1,45 |
h2 =4,35м
В графе 1 -приведены направление воды (полукольцо);
В графе 2 -участки водопроводной сети;
В графе 3 -длина участка;
В графе 4 -диаметр труб по участкам;
В графе 5 -удельное сопротивление, который определяется по табл.4 стр.42 [6];
В графе 6 -сопротивление трубопровода S=A*L;
В графе 7 -расход по участкам;
В графе 8 -сопротивление трубопровода с учетом расхода воды;
В графе 9 -определяем потери напора по формуле h=S*Q2;
В графе10 -определяем скорость движения воды по формуле =Q/, где =0,785d2;
В графе11-приведены поправочный коэффициент Кп, который определяется по таблице 5, страницы 42 [6];
В графе 12-определение потери напора с учетом поправочного коэффициента.
Средние потери напора в сети будет
hср. =h1+h2 /2 =4,49+4,35/2 =4,42м.
9.Определим потери напора в пожарном стояке и на вводе:
hст.=А80*Lст.*Q2c =1168*13,55*(5,2*10-3)2 =0,43м,
где Lст =12,2+1,35=13,55м;
hвв =А100*Lвв*Q2расч.=339,1*42,5*(14,1*10-3)2 =2,9м;
Тогда потери напора в сети на расчетном направлении 0- ПК-16:
hс =hср. + hст. =4,42+0,43=4,85м.
10.Определим требуемый напор на вводе:
Нтр.пож. =1,2 hс + hвв + Нпк + z,
где z =2,5+12,2+1,35=16,05м
Нтр.пож. =1,2*4,42+2,9+24,3+16,05=48,55м.
Так, как величина гарантированного напора равная 25м, меньше величины требуемого, то необходимо установить насос, обеспечивающий создание напора:
Нн =Нтр.пож - Нг = 48,55 - 25 = 23,55м
при подаче Qрасч.=14,1*10-3м3/с
Принимаем по каталогу насос марки 3К-9 с рабочими параметрами:
Qн=15*10-3 м3/с; Нн=27м.
Следовательно, водопровод должен быть устроен по схеме с пожарными насосами -повысителями.
5.Определения режима работы НС-2.
Выбор режима работы насосной станций второго подъема (НС-2) определяется графиком водопотребления (рис.5.1). В те часы, когда подача НС-2 больше водопотребления поселка, избыток воды поступает в бак водонапорной башни, а в часы, когда подача НС-2 меньше водопотребления поселка, недостаток воды поступает из бака водонапорной башни. Для обеспечения минимальной емкости бака график подачи воды насосами стремятся максимально приблизить к графику водопотребления. Однако частое включение и выключение насосов усложняет эксплуатацию насосной станций и отрицательно сказывается на электрической аппаратуре управления насосными агрегатами. Установка большой группы насосов с малой подачей приводит к увеличению площади НС-2 и КПД насосов с меньшей подачей ниже, чем КПД насосов с большей подачей. Поэтому обычно принимают двух или трехступенчатый режим работы НС-2. При любом режиме работы НС-2 подача насосов должна обеспечивать полностью (100%) потребление воды поселком.
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис.5.1. Режим работы НС-2 и график водопотребления.
Примем двухступенчатый режим работы НС-2 с подачей каждым насосом 2,5% в час суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 2,5*24=60% суточного расхода воды. Второй насос должен подать 100%-60%=40% суточного расхода воды и надо его включать на 40/ 2,5=16часов. В соответствии с графиком водопотребления (рис.5.1) предлагается второй насос включать в 20часов. Этот режим работы НС-2 нанесен на рисунок 5.1 пунктирной линией.
Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим таблицу 5.1.
В графе 1 -проставлены часовые промежутки;
В графе 2 -часовое водопотребление в % от суточного водопотребления в соответствий с графой 11 табл. 1.1;
В графе 3 -подача насосов в соответствий с предложенным режимом работы НС-2 (рис.5.1);
В графе 4 -поступление в бак, если подача насосов выше, чем водопотребление поселка, то разность этих величин записываются в графу 4 (например, с 1 часа до 2 часов определяется 2,5 - 1,42=1,08%).
В графе 5 -расход из бака, если подача насосов ниже, чем водопотребление поселка, то разность записывается в графу 5 (например, с 7часов до 8часов определяется 8,73 - 5 =3,73%);
В графе 6 -остаток воды в баке к концу некоторого часового промежутка определяется как алгебраическая сумма данных граф 4 и 5 (положительных при поступлении воды в бак и отрицательных при расходе из него). Например, к концу первого часа в баке накопилось 0,95% от суточного расхода воды, а к седьмому часу 0,95 + 1,08 + 0,63 + 0,02 + 1,38 + 1,37 + 0,61 = 6,04%. В семь часов водопотребление в поселке стало выше подачи насосов и к восьмому часу в баке осталось 6,04-3,73=2,31% суточного расхода воды.
Водопотребление и режим работы насосов.
Таблица 5.1.
Время | Часовое водопотребление (см. | 1 вариант | 2 вариант | ||||||
| суток | табл.1.1 гарафа 11) | Подача насосов | Поступление в бак | Расход из бака | Остаток в баке | Подача насосов | Поступление в бак | Расход из бака | Остаток в баке |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Всего | 1,55 1,42 1,87 2,48 3,62 3,63 4,39 8,73 7,82 5,96 4,11 4,14 3,69 3,67 4,56 5,72 9,00 8,12 6,53 2,2 2,19 1,74 1,44 1,42 100% | 2,5 2,5 2,5 2,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 2,5 2,5 2,5 2,5 | 0,95 1,08 0,63 0,02 1,38 1,37 0,61 0,89 0,86 1,31 1,33 0,44 2,8 0,31 0,76 1,06 1,08 | 3,73 2,82 0,96 0,72 4,00 3,12 1,53 | 0,95 1,08 0,63 0,02 1,38 1,37 0,61 2,31 -0,51 -1,47 0,58 0,26 1,59 2,92 3,36 2,64 -1,36 -4,48 -6,01 -3,21 -2,9 -2,14 -1,08 0 | 3 3 3 3 3 3 3 3 6 6 6 6 6 6 6 6 6 4 3 3 3 3 3 3 | 1,45 1,58 1,13 0,52 0,04 1,89 1,86 2,31 2,33 1,44 0,28 0,8 0,81 1,26 1,56 1,58 | 0,62 0,63 1,39 5,73 1,82 3 4,12 3,53 | 1,45 1,58 1,13 0,52 4,06 3,43 2,04 -3,69 -5,51 -5,47 -3,58 -1,72 0,59 2,92 4,36 4,64 1,64 -2,48 -6,01 -5,21 -4,4 -3,14 -1,58 0 |
Регулирующая емкость бака будет равна сумме абсолютных значении наибольшей положительной и наименьшей отрицательной величины графы 6. В рассмотренном примере емкость бака получилось равной
3,36 + (-6,01) = 9,37% от суточного расхода воды.
При выполнении курсовой работы рекомендуется проанализировать несколько режимов работы НС-2. Так, для приведенного графика водопотребления рассмотрим второй вариант и определим регулирующую емкость бака для ступенчатого режима работы НС-2 с подачей, например, по 3% суточного расхода воды каждым насосом. Один насос за 24часа подаст 3*24=72% суточного расхода. На долю второго насоса придется 100-72=28% и он должен работать 28 / 3 =9,33часа.
Второй насос предлагается включать с 8 до 17часов 20мин. Этот режим работы НС-2 показан на графике штрих пунктирной линией. Регулирующая емкость бака (второй вариант табл.5.1) будет равна 4,64 + (-6,01) =10,65% т.е. при этом режиме необходимо увеличение емкости бака водонапорной башни и окончательно, выбираем режим работы НС-2 по 1 варианту.
6.Гидравлическии расчет водоводов.
Цель гидравлического расчета водоводов - определить потери напора при пропуске расчетных расходов воды. Водоводы, как и водопроводная сеть, рассчитывается на два режима работы на пропуск хозяйственно-питьевых, производственных расходов воды в соответствии с режимом работы НС-2 и на пропуск максимальных хозяйственно-питьевых, производственных расходов и расходов на пожаротушения с учетом требовании п.2.21. СНиП2.04.02-84.
Методика определения диаметра труб водоводов такая же, как и диаметров труб водопроводной сети, изложенная в разделе 3.
В рассматриваемом примере задано, что водоводы проложены из стальных труб и длина водоводов от НС-2 до водонапорной башни Lвод.=1000м.
Учитывая, что в примере принят неравномерный режим работы НС-2 с максимальной подачей насосов Р=2,5+2,5=5% в час от суточного водопотребления, расход воды, который пойдет по водоводам, будет равен:
Q1вод =QР /100 = 5224,5 * 5/100 = 261,23м3/с =72,6л/с.
Так, как водоводы следует прокладывать не менее чем две нитки, то расход воды по одному водоводу равен:
Qвод =Q/2 = 72,6 / 2 = 36,3л/с.
При значении Э=1 из приложения 2 определяем диаметр водоводов
dвод. =0,2м; dр = 0,209м;
Скорость воды в водоводе определяется из выражения:
=Q /, где = d/4 = 0,785d2 -площадь живого сечения водовода.
При расходе Qвод. =36,3л/с скорость движения воды в водоводе с расчетным диаметром 0,209м будет равен:
= 0,0363 / 0,785*0,2092 = 1,07м/с
Потери напора определяется по формуле приложения 10 СНиП2.04.02-84:
h=i*Lвод. =(А1 / 2g) * [(Ao+C/)m /dpm+1] * 2*Lвод.
Для стальных труб с внутренним пластмассовым покрытием (приложение10[4]):
m = 0,19; Ao =1; A1 /2g =0,561*10-3; С =3,51.
Потери напора в водоводах составят:
hвод. =0,561*10-3[(1+3,51/1,07)0,19/ 0,2091+0,19] *1,072*1000 = 5,5м.
Общий расход воды в условиях пожаротушения в рассматриваемом примере равен:
Q= 208,37л/с.
Расход воды в одной линий водоводов в условиях пожаротушения
Qвод.пож. =208,37 /2 =104,185л/с
При этом скорость движения воды в трубопроводе:
= 0,1042 /(0,785*0,2092) = 3,06м/с.
и потери напора в водоводах при пожаре:
hвод.пож. =0,561*10-3*[(1+3,51 / 3,06)0,19 / 0,2091,19]*3,062*1000 = 36,5м.
Потери напора в водоводах (hвод.; hвод. пож.) будут учтены при определений требуемого напора хозяйственных и пожарных насосов.
7.Расчет водопроводной башни.
Водопроводная башня предназначается для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети.
7.1.Определение высоты водонапорной башни.
Высота водонапорной башни определяется по формуле:
Нвб. =1,1*hс +Нсв+ Zдт - Zвб.,
где 1,1 -коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (п.4, приложения 10 [4]);
hс -потери напора водопроводной сети при работе ее в обычное время;
Zдт., Zвб. -геодезические отметки соответственно в диктующей точке и в месте установки башни. Минимальный напор Нсв. в диктующей точке сети при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание согласно п.2.26 СНиП2.04.02-84 должен быть равен:
Нсв = 10 + 4(n-1),
где n -число этажей.
Нсв = 10 + 4(3-1) =18м.
Zдт.- Zвб. = 19 - 23 = -4м
В рассматриваемом примере hс =3,11м (см. 3.1).
Нвб. =1,1*3,11+ 18 - 4 = 17,5м.
7.2.Определение емкости бака водонапорной башни.
Емкость бака водонапорной башни должна быть равна (СНиП2.04.02-84 п.9.1)
Wб = Wрег.+ Wнз ,
где Wрег -регулирующая емкость бака;
Wнз -объем неприкосновенного запаса воды, величина которого определяется в соответствии с п.9.5 СНиП2.04.02-84 из выражения:
Wнз =W+ W
где W- запас воды, необходимый на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара;
W- запас воды на 10 минут, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды.
Регулирующий объем воды в емкостях (резервуарах, баках водонапорных башен) должен определятся на оснований графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле, приведенной в п.9.2 СНиП2.04.02-84.
В нашем примере определен график водопотребления и предложен режим работы НС-2, для которого регулирующий объем бака водонапорной башни составил К = 9,37% от суточного расхода воды в поселке (см. раздел режим работы НС-2)
Wрег.=(КQ) / 100 = 9,37 * 5224,5 / 100 = 489,5м3,
где Q = 5224,5м3/сутки (табл.1.1)
Так, как наибольший расчетный расход воды требуется на тушение одного пожара на предприятии, то
W=Q*10*60 / 1000 = (20+10)*10*60 / 1000 = 18м3
Согласно таблица 1.1
W= Qпос.пр.*10 / 60 = 471,13 *10 / 60 = 78,5м3
Таким образом
Wн.з.=78,5+18 = 96,5м3
Wб = 489,5+96,5 = 586м3
По приложению 3 принимаем типовую водонапорную башню высотой 17,5м с баком емкостью Wб = 800м3.
Зная емкость бака, определяем его диаметр и высоту:
Дб =1,24, Дб =1,5Нб
В рассматриваемом примере эти величины составят:
Дб =1,24= 11,5м; Нб =11,5 / 1,5 =7,7м.
Принципиальная схема водонапорной башни и ее оборудования показана на рис.13.24 учебника [1]. При выполнении курсовой работы необходимо привести эту схему, проставить полученные в результате расчетов размеры ствола и бака водонапорной башни, указать уровень НЗ, пояснить назначения оборудования и предложить способ сохранения НЗ.
8.Расчет резервуаров чистой воды.
Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосных станции 1 и 2 подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения:
Wр.ч.в.=Wрег.+Wнз
Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть, определена на основе анализа работы насосных станции 1 и 2 подъемов.
Режим работы НС-1 обычно принимается равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-1 и сооружений для обработки воды. При этом НС-1, также как и НС-2, должна подать все 100% суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-1 составить 100 / 24 =4,167% от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-2 приведен в разделе 3.
Для определения Wрег. воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-1 и НС-2 (рис.8.1). Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади "а" или равновеликой ей сумме площадей "б".
Wрег=(5-4,167)*16 =13,3% или
. Wрег=(4,167-2,5)*4+(4,167-2,5)*4 =13,3%
9
8
7
6
5
а
4
3 б б
2
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Часы суток
Рис.8.1.Режим работы НС-1 и НС-2.
Неприкосновенный запас воды Wнз в соответствии с п.9.4.СНиП2.04.02-84 определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (п.п.2.12 2.17; 2.20; 2.222.24 СНиП2.04.02-84 и п.п.6.16.4 СНиП2.04.01-85), а также специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и других, не имеющих собственных резервуаров) согласно п.п.2.18 и 2.19 СНиП2.04.02-84 и обеспечения максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на вес период пожаротушения с учетом требований п.2.21. Таким образом
Wнз= Wнз.пож.+Wнз.х-п
При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения 1 и 2 категорий по степени обеспеченности подачи воды, т.е.
Wнз= (Wнз.пож.+Wнз.х-п) - Wнс-1
В нашем примере
Wнз.пож= Qпож.рас.*т *3600 / 1000 = 77,5*3*3600 / 1000 =837м3,
где т=3часа-расчетная продолжительность тушения пожара (п.2.24 СНиП2.04.02-84).
При определении Qпос.пр. не учитываются расход воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии, а также расходы воды на поливку растении в теплицах, т.е. если эти расходы воды попали в час максимального водопотребления, то их следует вычесть из общего расхода воды (п.2.21 СНиП2.04.02-84).
Если при этом Q окажется ниже, чем водопотребление в какой либо другой час, когда душ не работает, то максимальный расход воды для другого часа следует принимать в соответствии с графой 10 табл.1.1.
В приведенном примере Q- Qдуш =471,13 - 7= 464,13м3/ч, что больше водопотребления в следующий час (т.е. с 17 до 18 ч). Поэтому при расчете неприкосновенного запаса на хозяйственно-питьевые нужды принимаем
Q= 464,13м3 и Wнз.х-п = Q.*т = 464,13*3 = 1392,39м3.
Во время тушения пожара насосы насосных станций 1 подъема работают и подают в час 4,167% суточного расхода, а за время т будет подано:
Wнз.т =Q*4,167*т / 100 = 5224,5*4,167*3 / 100 = 653м3
Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:
Wнз= (Wнз.пож.+Wнз.х-п) - Wнзт =(837+1392,39) - 653 = 1576,39м3
Полный объем резервуаров чистой воды
Wрчв=Wрег+Wнз= 695+1576,39=2271,39м3
Согласно п.9.21 СНиП2.04.02-84 общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни НЗ должны быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в остальных должна хранится не менее 50% НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.
Принимаем два типовых резервуара объемом 1200м3 каждый (приложение 4 методички). Оборудование резервуаров -см. стр. 275-277 учебника [1]. Общий вид типового железобетонного резервуара показан на рис. 13.22 [1], а камер переключения на рис.8.2 и 8.3 (методического указания).
от НС-2
к РЧВ к РЧВ
от РЧВ от РЧВ
к НС-2
Рис.8.2.План камеры переключений РЧВ для НС-2 низкого давления.
от НС-1
к РЧВ к РЧВ
от РЧВ от РЧВ
от РЧВ от РЧВ
к хоз. насосам к пож.
НС-2 насосам НС-2
Рис. 8.3. План камеры переключений РЧВ для НС-2 высокого давления.
Подбор насосов для насосной станций второго подъема.
Из расчета следует, что НС-2 работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна
Qхоз.нас.= Q*2,5 / 100 =5224,5*2,5 / 100 =130,6м3/ч =36,3л/с.
Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле:
Нхоз.нас. =1,1hвод.+Нв.б.+Нб+(Zвб+Zнс),
где hвод -потери напора в водоводах, м;
Нв.б. -высота водонапорной башни, м (см. раздел 7);
Нб -высота бака водонапорной башни, м;
Zвб и Zнс -геодезические отметки соответственно места установки башни и НС-2 (см. схему водоснабжения);
1,1 -коэффициент учитывающий потери напора на местные сопротивления (п.4, приложения 10 [3] ).
Тогда
Нхоз.нас. =1,1*5,5+17,5+7,7+ (23-23) =31,25м.
Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:
Нхоз.нас. =1,1(hвод.пож.+hс.пож.)+Нсв.+ (Zдт - Zнс),
где hвод.пож. и hс.пож -соответственно потери напора в водоводах и водопроводной сети при пожаротушений, м;
Нсв -свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке, м. Для водопроводов низкого давления Нсв =10м;
Zдт -геодезическая отметка в диктующей точке, м;
Тогда
Нпож.нас.=1,1(36,5+19,63)+10+(19-23)=58м.
Выбор типа НС-2 (низкого или высокого давления) зависит от соотношения требуемых напоров при работе водопровода в обычное время и при пожаре.
Если Нпож.нас. - Нхоз.нас. 10м, то насосную станцию строят по принципу высокого давления, т.е. устанавливают пожарные насосы, обеспечивающие Нпож.нас. и следовательно, более высоконапорные, чем хозяйственные. При включений пожарных насосов в общий напорный коллектор обратные клапаны у хозяйственных насосов перекроются, подача воды хозяйственными насосами прекратиться и их надо отключать. Поэтому в НС-2 высокого давления пожарный насос должен обеспечить подачу не только расхода воды на пожаротушения, а подачу полного расчетного расхода воды в условиях пожаротушения, т.е. суммарный хозяйственно-питьевой, производственный и пожарный расход воды.
Если Нпож.нас. - Нхоз.нас. 10м, то насосную станцию строят по принципу низкого давления. В обычное время работает один или группа хозяйственных насосов. При напоре включается в работу дополнительный насос с таким же напором, что и хозяйственные насосы и обеспечивающим подачу расхода вода на пожаротушения. От типа насосной станций зависит устройство камер переключения (рис.8.2 и 8.3).
Нпож.нас. - Нхоз.нас =58-31,25=27м 10м,
то НС-2 строится по принципу высокого давления.
Подбор марок насосов можно выполнять по сводному графику полей Q-H (приложения 7 и 8). На графике по оси абсцисс отложена подача насосов, по оси ординат напор и для каждой марки насосов приведены поля, в пределах которых могут изменятся эти величины. Поля образованы следующим образом. Верхняя и нижняя границы -это соответственно характеристики Q-H для данной марки насоса с наибольшим и с наименьшим диаметром рабочего колеса в выпускаемой серий. Боковые границы полей ограничивают область оптимального режима работы насосов, т.е. область, соответствующую максимальным значениям коэффициента полезного действия. При выборе марки насоса необходимо учесть, что расчетные значения подачи и напора насоса должны лежать в пределах его поля Q-H.
Предлагаемые насосные агрегаты должны обеспечивать минимальную величину избыточных напоров, развиваемых насосами при всех режимах работы, за счет использования регулирующих емкостей, регулирования числа оборотов, изменения числа и типа насосов, обрезки и замены рабочих колес в соответствий с изменением условий их работы в течение расчетного срока (п.7.2СНиП2.04.02-84
Категорию насосной станций по степени обеспеченности подачи воды следует принимать по п.7.1, а количество резервных агрегатов по табл.32 п.7.3 СНиП 2.04.02-84.
При определений количества резервных агрегатов надо учитывать, что количество рабочих агрегатов включаются пожарные насосы. В насосных станциях высокого давления при установке специальных пожарных насосов следует предусматривать один резервный пожарный агрегат.
Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станций приводятся в табл.9.1.
Таблица 9.1.
| Тип насоса | Расчетная подача насоса, л/с | Расчетный напор насоса, м | Принятая марка насоса | Категория НС-2 | Количество насосов рабочих резервных | |
| Хозяйственный Пожарный (добавочный) | 36,3 77,5 | 31,25 58 | Д 200-36 Д 320-70 | 1 Обоснование: НС-2 подает воду непосредственно в сеть объединенного противопожарного водопровода | 2 1 | 2 1 |
При выполнении чертежа НС-2 габаритные размеры и диаметры патрубков центробежных насосов принимаются по приложению 7 и 8.
На чертеже выполнить план камеры переключении, соответствующей выбранному типу НС-2 (высокого или низкого давления).
Приложение 1.
Распределение суточного расхода воды по часам суток, %
Часы | Расходы по населенным пунктам при коэффициенте часовой неравномерности водопотребления | |||||||||||
| суток | 1,2 | 1,25 | 1,3 | 1,35 | 1,4 | 1,45 | 1,5 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | 2,5 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Итого | 3,5 3,45 3,45 3,4 3,4 3,55 4,0 4,4 5,0 4,8 4,7 4,55 4,55 4,45 4,6 4,6 4,6 4,3 4,35 4,25 4,25 4,15 3,9 3,8 100 | 3,35 3,25 3,3 3,2 3,25 3,4 3,85 4,45 5,2 5,05 4,85 4,6 4,6 4,55 4,75 4,7 4,65 4,35 4,4 4,3 4,3 4,2 3,75 3,7 100 | 3,2 3,25 2,9 2,9 3,35 3,75 4,15 4,65 5,05 5,4 4,85 4,6 4,5 4,3 4,4 4,55 4,5 4,25 4,45 4,4 4,4 4,5 4,2 3,5 100 | 3,0 3,2 2,5 2,6 3,5 4,1 4,5 4,9 4,9 5,6 4,9 4,7 4,4 4,1 4,1 4,4 4,3 4,1 4,5 4,5 4,5 4,8 4,6 3,3 100 | 2,5 2,65 2,2 2,25 3,2 3,9 4,5 5,1 5,35 5,85 5,35 5,25 4,6 4,4 4,6 4,6 4,9 4,6 4,7 4,5 4,4 4,2 3,7 2,7 100 | 2,0 2,1 1,85 1,9 2,85 3,7 4,5 5,3 5,8 6,05 5,8 5,7 4,8 4,7 5,05 5,3 5,45 5,05 4,85 4,5 4,2 3,6 2,85 2,1 100 | 1,5 1,5 1,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,25 6,25 6,25 6,25 5,0 5,0 5,5 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,0 2,0 1,5 100 | 1,0 1,0 1,0 1,0 2,0 3,0 5,0 6,5 6,5 5,5 4,5 5,5 7,0 7,0 5,5 4,5 5,0 6,5 6,5 5,0 4,5 3,0 2,0 1,0 100 | 0,9 0,9 0,9 1,0 1,35 3,85 5,2 6,2 5,5 5,85 5,0 6,5 7,5 6,7 5,35 4,65 4,5 5,5 6,3 5,35 5,0 3,0 2,0 1,0 100 | 0,85 0,85 0,85 1,0 2,7 4,7 5,35 5,85 4,5 4,2 5,5 7,5 7,9 6,35 5,2 4,8 4,0 4,5 6,2 5,7 5,5 3,0 2,0 1,0 100 | 0,75 0,85 1,0 1,0 3,0 5,5 5,5 5,5 3,5 3,5 6,0 8,5 8,5 6,0 5,0 5,0 3,5 3,5 6,0 6,0 6,0 3,0 2,0 1,0 100 | 0,6 0,6 1,2 2,0 3,5 3,5 4,5 10,2 8,8 6,5 4,1 4,1 3,5 3,5 4,7 6,2 10,4 9,4 7,3 1,6 1,6 1,0 0,6 0,6 100 |
Продолжение приложения 1
Часы | Расходы воды по отдельным зданиям | Расходы воды по предприятиям | |||||||
| суток | Жилые дома Кч=2,9 | Больницы,гостиницы Кч=2,5 | Общежития, интернаты Кч=7,2 | Баня, прачечные Кч=1 | Столовые Кч=3 | Детские сады Кч=3,8 | Фабрики-кухни Кч=1,15 | Холодные цеха Кч=3 | Горячие цеха Кч=2,5 |
| 1 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Итого | 0,6 0,5 1,2 0,5 0,4 2,0 8,0 11,0 11,0 7,5 2,5 5,0 8,0 5,0 2,0 2,0 3,0 3,0 12,0 12,0 0,5 1,0 1,0 1,0 100 | 0,2 0,2 0,5 0,2 0,5 0,5 3,0 5,0 8,0 10,0 6,0 10,0 10,0 6,0 5,0 8,5 5,5 5,0 5,0 5,0 2,0 0,4 3,0 0,5 100 | 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,25 0,3 30 6,8 4,6 3,6 2,0 3,0 3,0 3,0 3,0 4,0 3,6 3,3 5,0 2,6 18,6 1,6 1,0 100 | - - - - - - - - 6,25 6,55 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 6,25 100 | - - - - - - 12,0 3,0 1,0 18 18 2,0 1,0 1,0 4,0 4,0 4,0 6,0 3,0 6,0 7,0 10,0 - - 100 | - - - - - - 5,0 3,0 15,0 5,5 3,4 7,4 21,0 2,8 2,4 4,5 4,0 16,0 3,0 2,0 2,0 3,0 - - 100 | 4,5 4,5 3,8 3,8 3,6 3,7 4,0 4,0 3,0 4,9 4,6 4,0 4,0 4,8 4,8 4,0 4,5 4,0 4,7 4,2 4,1 3,5 4,3 4,1 100 | 0 6,25 6,25 6,25 18,75 37,6 6,25 6,25 12,5 100 | 0 8,12 8,12 8,12 15,65 31,25 8,12 8,12 12,5 100 |
Приложение 2
Предельные экономические расходы.
| Условный | Материал труб | Наружный | Материал труб | ||
| проход, м | Сталь Э=1 | Чугун Э=1 | Асбестоцемент Э=0,75 | диаметр, м | Пластмасса Э=0,75 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 0,075 0,080 0,100 0,125 0,150 0,175 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,00 | 5,2 / 0,083 7,3 / 0,095 10,6 / 0,114 15,1 / 0,133 19,8 / 0,158 26,5 / 0,170 42,0 / 0,209 65,0 / 0,260 93,0 / 0,311 128 / 0,363 167 / 0,412 213 / 0,466 286 / 0,516 402 / 0,616 537 / 0,706 705 / 0,804 897 / 0,904 1213 / 1,004 | - 5,2 / 0,0826 8,4 / 0,102 13,3 / 0,1272 22,4 / 0,1524 - 40,6 / 0,2026 65,3 / 0,253 96,0 / 0,3044 132 / 0,3524 175 / 0,4014 227 / 0,4506 313 / 0,5008 461 / 0,6002 642 / 0,6994 857 / 0,7998 1110 / 0,8992 1532 / 0,9984 | - - 10,2 / 0,100 - 22,1 / 0,141 - 44,0 / 0,189 71,0 / 0,235 103 / 0,279 144 / 0,322 217 / 0,368 - 689 / 0,456 - - - - - | 0,075 0,090 0,110 0,125 0,140 0,160 0,180 0,200 0,225 0,250 0,280 0,315 0,355 0,400 0,450 0,500 0,560 0,630 | 3,7 / 0,0614 5,9 / 0,0735 8,8 / 0,0901 11,9 / 0,102 13,7 / 0,115 18,2 / 0,131 24,4 / 0,147 32,4 / 0,164 41,8 / 0,184 55,4 / 0,204 78,9 / 0,229 105 / 0,280 156 / 0,315 208 / 0,355 285 / 0,399 378 / 0,461 522 / 0,518 1260 / 0,582 |
Примечание. В числителе -расход воды Q, л/с; в знаменателе -расчетный внутренний диаметр dр, м.
Приложение 3.
Основные параметры водонапорных башен.
| Тип башни и номер типового проекта | Емкость бака, м3 | Высота башни до дна бака, м |
| Башни со сборным железобетонным стволом и стальным баком цилиндрической формы 901 - 5 - 33.85 901 - 5 - 35.85 | 50 100 | 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30 -- " – "—" -- |
| Бесшатровые кирпичные башни со стальным баком цилиндрической формы 901 - 5 - 9 / 70 901 - 5 - 23 / 70 901 - 5 - 24 / 70 | 150 200 300 | 12; 15; 18; 21; 24; 30;36 --"—"—"-- |
| Железобетонные башни 901 - 5 - 22 / 70 901 - 5 - 26 / 70 901 - 5 - 12 / 70 901 - 5 - 28 / 70 | 100 200 500 800 | 15; 17,5; 20; 22,5; 25; 27,5; 30; 32,5; 35; 37,5; 40. --"—"—"— --"—"—"— --"—"—"— |
Приложение 4.
Типовые прямоугольные подземные резервуары
для воды из сборного железобетона.
| Номер проекта | Емкость, м3 | Длина, м | Ширина, м | Глубина, м |
| 901 - 4 - 71.83 901 - 4 - 59.83 901 - 4 - 65.83 901 - 4 - 60.83 901 - 4 - 66.83 901 - 4 - 61.83 901 - 4 -62.83 901 - 4 -63.83 | 100; 150; 200; 300; 500; 700; 1000; 1200 500; 600; 800; 900; 1000; 1200; 1300; 1400 1400; 1900; 2400 1600; 1800; 2000; 2400; 2600 2500; 3200; 3900 5000; 6000; 7000; 8000; 9000; 10000; 11000 12000; 13000; 15000; 16000; 18000; 20000 | 6; 9; 12; 15 12; 18; 24; 30 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30; 33 18; 24; 30 18; 21; 24; 27; 30 24; 30; 36 30; 36; 42; 48; 54; 60; 66 48; 54; 60; 66; 72; 78 | 6 12 12 18 18 24 36 54 | 3,64 3,39 3,51 4,64 4,72 4,64 4,64 4,64 |
Приложение 5.
Габаритные размеры и диаметры патрубков
центробежных консольных насосов типа К и КМ
| Марка | Габаритные размеры, мм | Диаметры патрубков, мм | |||
| насосов | Длина | Ширина | Высота от фундамента до оси насоса | Всасывающего | Нагнетательного |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| К 8/18 (1,5К6) К 20/18 (2К-9) К 20/30 (2К-6) К 45/30 (3К-9) К 45/55 (3К-6) К 90/20 (4К-18) К 90/30 (4К-12) К 90/55 (4К-8) К 90/85 (4К-6) К 160/20 (6К-12) К 160/30 (6К-8) К 290/16 (8К-12) К 290/30 (8К-6) | 585 563 587 723 1080 723 1270 1090 1270 1055 1090 1090 1270 | 240 240 273 308 550 308 600 615 615 460 460 460 615 | 235 235 235 275 220 275 355 355 355 300 300 300 355 | 40 50 50 80 80 100 100 100 100 150 150 200 200 | 32 40 40 50 50 80 70 70 70 100 100 150 125 |
Приложение 6.
Габаритные размеры и диаметры патрубков
центробежных насосов двустороннего входа типа Д (НД)
| Марка | Габаритные размеры, мм | Диаметр патрубков, мм | |||
| насоса | Длина | Ширина | Высота от фундамента до оси насоса | Входного (всасывающего) | Нагнетатель ного |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Д 200-36 (5НДв-60) Д 200-95(4НДв-60) Д 250-130 Д 320-50(6 НДв) Д 320-70(6НДс-60) Д 500-36 Д 500-65(10Д-6) Д 630-90(8 НДв) Д 800-28 Д 800-57(12Д-9) Д 1250-14 Д 1000-40 Д 1250-65(12 НДс) Д 1250-125(14Д-6) Д 1600-90(14НДс) Д 2000-21(16НДн) Д 2000-100(20Д-6) Д 2500-17 Д 2500-45 Д 2500-62(18НДс) Д 3200-20 Д 3200-33(20 НДн) Д 3200-53 Д 3200-75(20 НДс) Д4000-21 Д4000-95(22 НДс) Д 5000-32(24 НДн) Д 5000-50 Д 6300-27(32 Д-19) Д 6300-80(24 НДс) Д 12500-24(48Д-22) | 1428 1490 1490 1625 1700 2100 2112 2210 2300 2300 2300 2300 2378 2400 2500 2654 2930 3050 3050 3070 3150 3150 3500 3500 3600 3635 3670 3680 3850 3940 4500 | 650 640 640 760 740 850 860 940 860 860 880 880 880 900 950 1400 1580 1400 1400 1250 1360 1360 1700 1700 1750 1800 1800 1800 1800 2300 2350 | 500 450 450 550 555 515 515 650 690 690 800 800 800 750 870 940 950 900 900 950 1000 1000 1050 1080 1100 1150 1170 1190 1200 1200 2000 | 150 150 150 200 200 250 250 250 300 300 350 300 350 350 400 500 500 500 500 500 600 600 600 600 700 700 800 800 800 800 1200 | 125 100 100 150 150 150 150 200 250 250 300 250 300 200 350 400 300 300 300 450 500 500 500 500 600 600 600 600 600 600 900 |
Приложение 7.
Сводный график полей Q-Н центробежных
консольных насосов типа К и КМ
Н, м
100
90 К 90 / 85
80 n=2900/об/мин
70
60
50 К 45 / 55
40 К 90 / 30
30
20
10
4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 200 300 400 Q,м3/ч
1 2 3 4 6 10 19 20 26 30 50 60 80 100 Q,л/с
Приложение 8.
Сводный график полей Q-Н центробежных
насосов двустороннего входа типа Д(НД)
30 40 50 60 80 100 150 200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 3000 Q,л/с
Н
100 Д 250-150 Д1250-125 Д2000-100
Д200-98 n=2950
80 n=2950 Д 630-90 Д1600-90 Д3200-75
60 Д 600-65 Д 1250-65 Д3200-65
50 n=1450 Д800-57 n=1450 Д 2500-43
40 Д320-50 Д1000-40 Д 3000-34
30 Д800-28 Д3200-20
20
10
8
7 30 40 50 60 80 100 150 200 300 400 500 600 800 1000 1500 2000 3000 Q,л/с
150 200 300 400 600 800 1000 1500 2000 3000 4000 6000 8000 10000 Q,м3/ч
Литература.
Гидравлика и противопожарное водоснабжение. Под ред. д.т. н., проф. Ю.А.Кошмарова . -М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.
Противопожарное водоснабжение. А.А.Качалов, Ю.П.Воротынцев, А.В.Власов. -М.: Стройиздат, 1985.
СНиП2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети сооружения. -М.: Стройиздат, 1985.
СНиП2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. -М.: Стройиздат, 1986.
ГОСТ 539-80. Трубы и муфты асбестоцементные напорные. -М.: Изд-во стандартов, 1982.
ГОСТ 12586-74. Трубы железобетонные напорные виброгидропрессованные. -М.: Изд-во стандартов, 1982.
ГОСТ 18599-83. Трубы напорные из полиэтилена. -М.: Изд-во стандартов,1986.
ГОСТ 16953-78. Трубы железобетонные напорные центрифугированные. -М.: Изд-во стандартов, 1979.
ГОСТ 8894-77. Трубы стеклянные и фасонные части к ним. -М.: Изд-во стандартов, 1979.
ГОСТ 9583-75. Трубы чугунные напорные, изготовленные методами центробежного и полунепрерывного литья. -М.: Изд-во стандартов, 1977.
ГОСТ 21053-75. Трубы чугунные напорные со стыковым соединением под резиновые уплотнительные манжеты. -М.: Изд-во стандартов, 1977.
Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. -М.: Стройиздат, 1984.
ГОСТ 22247-76Е. Насосы центробежные консольные общего назначения для воды. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1982.
ГОСТ 10272-77. Насосы центробежные двустороннего входа. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1980.
ГОСТ 17398-72. Насосы. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов,1979.
Лобачев П.В. Насосы и насосные станций. -М.: Стройиздат, 1983.
Содержание
стр.
Задание на курсовую работу 2
1.1.Обоснование принятой схемы водоснабжения 6
Определение водопотребителей и расчет потребного расхода воды
на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды
поселка и предприятия 9
2.1.Определение водопотребителей 9
2.2.Расчет требуемых расходов воды для поселка и предприятия 10
Генплан водопроводной сети поселка и предприятия 11
2.3.Определение расчетных расходов воды на пожаротушения 15
Гидравлический расчет водопроводной сети 16
3.1.Пример гидравлического расчета водопроводной сети 20
3.2.Увязка водопроводной сети 26
Гидравлический расчет внутренних водопроводов 31
4.1.Пример гидравлического расчета внутренних водопроводов 34
Определение режима работы НС-2 38
Гидравлический расчет водоводов 41
Расчет водопроводной башни 42
7.1.Определение высоты водонапорной башни 42
7.2.Определение емкости бака водонапорной башни 43
Расчет резервуаров чистой воды 44
Подбор насосов для насосной станции второго подъема 47
Приложения 50
Литература 56