Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения icon

Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения



НазваниеФедеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения
Дата конвертации16.04.2013
Размер316,87 Kb.
ТипКонспект
скачать >>>
1. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Конспект лекций.doc
2. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Методич рекоменд препод.doc
3. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Методич указания студент.doc
4. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Перечень вопрос.doc
5. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Раб прогр Задан КР Рук ЛР 2011/РАСЧЕТ~1.DOC
6. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Раб прогр Задан КР Рук ЛР 2011/РАСЧЕТ~2.DOC
7. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Раб прогр Задан КР Рук ЛР 2011/РАСЧЕТ~3.DOC
8. /Расчет сист водоснабж на ПЭВМ 5ВК Уч метод компл 2011.doc
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения
Методические указания для студентов москва 2011 г. Методические указания студентам по организации изучения дисциплины «Расчет систем водоснабжения и водоотведения на пэвм»
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения
Рабочая учебная программа по дисциплине «расчет систем водоснабжения и водоотведения на пэвм» для студентов 5 и 6 курсов
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения
Руководство к выполнению лабораторных работ «расчет систем водоснабжения и водоотведения на пэвм» для студентов 5 курса
Учебно-методический комплекс по дисциплине «расчет систем водоснабжения и водоотведения на пэвм» для студентов 5 курса специальности



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА


КАФЕДРА «ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА И ВОДОСНАБЖЕНИЕ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ


Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сокольский А.К.


«РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ НА ПЭВМ»


для студентов 5 курса специальности

270112 «ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ» (ВК)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ







МОСКВА – 2011

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


1. Рекомендуемая литература


Основная литература

  1. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. - М.: Изд. Ассоциация строительных вузов, 2006.

  1. Журба М.Г. и др. Водоснабжение. Учебник. – М.: Издательство АСВ, 2003.

Дополнительная литература

  1. Дикаревский В.С., Якубчик П.П., Иванов В.Г., Петров Е.Г. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. Учеб. Для вузов ж.д.трансп. - М.: ИГ «Вариант», 1999.

  2. Абрамов К.М., Поспелов М.М., Сомов М.А. Расчет водопроводных сетей: учеб.пособие для вузов. – 4-е изд. – М.: Стройиздат, 1983.

  3. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения. Учебник. – М.: Стройиздат, 1987.

  4. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений. Учебное пособие. – М.: Стройиздат, 1987.

  5. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1996.

  6. Лукиных Н.А., Лукиных А.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров. - М.: Стройиздат.

Справочно-информационная литература

  1. Калицун В.И. Гидравлический расчет водоотводящих сетей. Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1988.


2. Средства обеспечения освоения дисциплины


Компьютерный учебный класс;

Видеофильмы по строительству, монтажу систем водоснабжения.

Ознакомление с действующими сооружениями систем водоснабжения.


3. Учебно-материальное обеспечение


1. Наглядные пособия:

а) Тематические материалы.

2. Технические средства обучения (по решению преподавателя):

а) ЭВМ с проектором для демонстрации на экран.


СОДЕРЖАНИЕ





Введение

1

Водопотребление. Режимы потребления воды. Режим работы систем водоснаб-жения

2

Общие вопросы проектирования водово-дов и водопроводных сетей. Методы расчета

3

Математическое описание задачи поверочного расчета кольцевой сети. Метод Лобачева-Кросса

4

Применение ПЭВМ для расчета и проектирования систем подачи и распределения воды




Заключение


ВВЕДЕНИЕ


1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Цель преподавания дисциплины «Расчет систем водоснабжения и водоотведения на ПЭВМ» - подготовка студентов соответствующей специальности к выполнению проектных работ при реконструкции действующих и строительстве новых систем водоснабжения и водоотведения. При проектировании трубопроводных сетей, водоводов и коллекторов приходится выполнять значительные объемы трудоемких расчетных работ, которые в современных условиях должны выполняться на ПЭВМ. Разработано достаточно эффективное программное обеспечение, которое можно применять при проведении гидравлических расчетов трубопроводных сетей водоснабжения и водоотведения на стадии проектирования. Использование ПЭВМ ускоряет проведение проектных работ, повышает их качество и обеспечивает получение оптимальных технических и эффективных экономических показателей.

К задачам подготовки студентов относятся: освоение методов использования ПЭВМ при проведении проектных расчетов систем водоснабжения и водоотведения; получение навыков использования базы данных по системам водоснабжения и водоотведения; закрепление основных приемов проведения расчетов на ПЭВМ; знакомство с программным обеспечением расчетов трубопроводных систем.

Изучение дисциплины должно базироваться на знаниях, полученных из курсов «Информатика», «Водоснабжение» и «Водоотведение».


2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Изучив дисциплину, студент должен:

Знать и уметь использовать: теорию и методику поверочных расчетов гидравлического комплекса систем водоснабжения и водоотведения; математическое описание задачи поверочного расчета кольцевой сети; метод Лобачева-Кросса; увязку кольцевых сетей методом уравнивания расходов; технико-экономический анализ сетей при заданном потокораспределении; методику использования ПЭВМ для проведения расчетов систем водоснабжения и водоотведения.

Владеть: практическими приемами проведения расчетов систем водоснабжения и водоотведения на ПЭВМ; оперативной оценкой результатов вычислений и корректировкой хода проектирования; работой в диалоговом режиме с ПЭВМ при расчете сетей водоснабжения и водоотведения; правилами ввода исходной информации; программным обеспечением Microsoft Excel для получения результатов расчета как в табличной, так и в графической форме.


3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ


Вид учебной работы

Всего часов

Курс V

Курс VI

Общая трудоемкость дисциплины

260

-

-

Аудиторные занятия:

40

24

16

Лекции

16

8

8

Практические занятия

-

-

-

Лабораторный практикум

24

16

8

Самостоятельная работа:

220

116

104

Курсовая работа




1

1

Вид итогового контроля




Зачет с оценкой

Зачет с оценкой


1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

 

1.1 Классификация систем водоснабжения

 

Системы водоснабжения классифицируются по следующим признакам:

по виду водоисточника – с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;

по способу подъема воды – нагнетательный, в которых вода к потребителям подается насосами; самотечные (гравитационные); комбинированные;

по назначению – технологические, хозяйственно-питьевые, противопожарные, объединенные;

по видам обслуживаемых объектов – городские, промышленные, сельские;

по территориальному охвату водопотребителей – местные (локальные), предусматривающие водоснабжение отдельных объектов (предприятия, фермы, группы зданий), централизованные, обепечивающие водой всех потребителей, расположенных в данном городе, поселке;

по характеру использования воды – прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию, прямоточные с повторным использованием воды, оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;

по надежности – одной из 3х категорий в зависимости от вида промышленного предприятия и требований бесперебойности подачи воды.

 

1.2 Основные элементы систем водоснабжения

 

Системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и обработку ее, транспортирование и подачу потребителям требуемых расходов, качества под необходимыми напорами.

Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, т. е. Обеспечивать снабжение потребителей водой без снижения установленных показателей своей работы в отношении количества и качества подаваемой воды (перерывы в подаче воды, снижение подачи воды, ухудшение е¨ качества в недопустимых пределах).

После определения необходимого объема водопотребления объекта и сбора сведений о возможных для использования природных источниках, выбирается конкретный источник водоснабжения и намечается схема СПВ.

Перечислим основные элементы систем водоснабжения и укажем их назначение:

Водозаборные сооружения, предназначенные для забора воды из природного источника и первичной очистки е¨.

Водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие под необходимым напором воду к местам е¨ очистки, хранения или потребления.

Сооружения для очистки и улучшения качества природной воды – станции ХВО.

Водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды потребителям.

Регулирующие и запасные ¨мкости, предназначенные для сохранения и аккумулирования воды.

В системах оборотного водоснабжения есть также сооружения для очистки и охлаждения отработанной воды. Кроме того, во всех СПВ существуют сооружения для очистки сточных вод.

 

Условия расчета сооружений СПВ

 

Система водоснабжения представляет собой сложный комплекс сооружений, взаимосвязанных в работе. Сооружения должны быть рассчитаны так, чтобы обеспечивалась их четкая работа в общей цепи, а потребитель в результате получал нужное количество воды заданного качества под необходимым напором.

С этой целью для каждого из сооружений строго установлены расчетные расходы:

Максимальный суточный расход, на который рассчитываются водозаборные сооружения, очистная станция, резервуар и насосные станции первого и второго подъема.

Средний часовой расход в сутки наибольшего водопотребления, необходимый для установления расчетной (средней) часовой производительности водозаборных сооружений, очистной станции и расчета водоводов первого подъема.

Максимальный часовой и соответствующий ему секундный расход воды, на которые рассчитывается водопроводная сеть и производительность насосной станции при подаче пожарного или максимального хозяйственного расхода без напорно-регулирующих сооружений.

 

2. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ

 

2.1. Использование технической воды в промышленности

 

Техническая вода на промышленных предприятиях используется по трем направлениям:

1. От 70 до 89% воды, поступающей на технические цели, используется на промышленных предприятиях в качестве хладоагента, охлаждающего продукцию в теплообменных аппаратах, или для защиты отдельных элементов установок и машин от чрезмерного нагрева. Эта вода нагревается, но не загрязняется охлаждающей продукцией.

2. От 5 до 12% технической воды используется для очищения продукции или сырья от примесей, а также в качестве транспортирующей среды. Эта вода загрязняется и нагревается, если материалы, с которыми она контактирует, имеют повышенную температуру.

3. От 10 до 20% технической воды теряется за счет испарения или входят в состав произведенной продукции (пар, сахар, хлеб и т.п.).

 

2.1.1. Требования к качеству технической воды

 

По экономическим соображениям, требованиям экологии, а также ограниченным запасам воды в природных источниках на промышленных предприятиях рекомендуется сооружать оборотные системы технического водоснабжения. В оборотных системах технического водоснабжения вода используется многократно.

В зависимости от изменения качества воды в процессе ее использования оборотное водоснабжение подразделяется на:

1. «чистые циклы» - для воды, которая при использовании только нагревается;

2. «грязные циклы»- для воды, которая только загрязняется;

3. «смешанные циклы»- для воды, которая при использовании одновременно и нагревается, и загрязняется.

Для промышленных предприятий 1-й группы техническая вода регламентируется предельной температурой используемой воды. Она должна быть 300С, а ее оптимальное значение 150С.

В системах оборотного водоснабжения карбонатная жесткость воды, используемой как хладоноситель Ca и Mg, не должна превышать Жк 2,8…3,0 мг-экв/л, а допустимая концентрация взвеси принимается в зависимости от скорости движения воды в охлаждающих аппаратах. Эти потребители не допускают повышения содержания механических примесей выше 50…100; сульфатов выше 40; сероводорода выше 0,5; масла выше 1…2; кислорода выше 4…6; сухого остатка выше 1000 (мг/кг) мг/л.

Вода, используемая как среда для отмывания и гидротранспортировки материалов, освобождается только от грубодисперсной смеси. Это относится к потребителям 2-й группы.

Для потребителей 3-й группы вода должна быть химически очищенной и общее содержание солей в ней не должно превышать 100…2000 мг/кг в зависимости от давления вырабатываемого пара.

Практически все потребители технической воды не предъявляют особых требований к ее цвету, запаху, привкусу и содержанию бактерий.

Для тушения пожаров и внутренних возгораний используется вода практически любого качества.

 

2.1.2. Расчетная потребность предприятия в технической воде

 

Расчетная потребность предприятия в технической воде Q в значительной мере зависит от типа используемого оборудования и принятой схемы технологического процесса. Q может определяться только по технологическим данным водопотребляющего оборудования.

В справочной литературе приводятся данные по удельным нормам расхода воды на единицу продукции (на единицу веса готового продукта). Данные получены в результате обработки и осреднения величин расходов воды (той или иной отраслью промышленности).

Но эти нормы не в полной мере учитывают специфику каждого конкретного предприятия и могут быть использованы лишь для ориентировочных расчетов.

Таблица 2.1- Удельные нормы расхода воды

No

Промышленное предприятие

Единица веса готового продукта (кол-во единиц)

Удельный расход воды qт , м3

1

Металлургический комбинат

1 т стали

1 т чугуна

220-245

240-270

2

Трубопрокатный завод

1 т труб

120-130

3

Завод по выплавке свинца

1 т свинца

170-180

4

Завод по выплавке меди

1 т меди

180-310

5

Завод по выпуску соды

1 т соды

95-115

6

Целлюлозно-бумажный комбинат

1 т продукта

320-389

7

Меховая фабрика

1 тыс. шкур овчины

208-289

8

Фабрика по производству ваты

1 т ваты

70

9

Валяльно-войлочная фабрика

1 т изделий

40-96

10

Льнокомбинат

1 т ткани

190-350

11

Пряжекрасильное производство

1 т пряжи

150-300

12

Прядильная фабрика

1 т пряжи

60-210

13

Ситценабивная фабрика

1 т изделий

200-250

14

Клееварочное производство

1 т продукции

120-400

Расчетные расходы воды для технических нужд можно определить так:



Тогда



где М(с) – количество выпускаемой продукции за сутки.

 

2.2. Использование хозяйственно-питьевой воды

 

Хозяйственно-питьевое водоснабжение предназначено:

1. для утоления жажды рабочих и служащих предприятия, приготовления пищи и мытья посуды;

2. для помывки работающих на предприятиях в душевых и умывальных установках;

3. на стирку в прачечных, на уборку помещений цехов, служб и отделов;

4. на полив зеленых насаждений, тротуаров и проездов.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения вода должна соответствовать ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», то есть должна быть прозрачной, не иметь запахов, дурных привкусов и не должна содержать болезнетворных бактерий. Содержание же солей в этой воде может доходить до 7 мг-экв/л.

 

2.2.1. Основные показатели качества хозяйственно-питьевой воды

 

1. Мутность (содержание взвешенных веществ). Количество взвешенных веществ в воде, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей должно быть 1,5 мг/л.

2. Цветность питьевой воды должна быть 20 град.

3. Запахи и привкусы воды. При подогревании питьевой воды от t=20(С до 60(С она не должна иметь запах более 2 баллов и привкус более 2 баллов.

4. Температура воды. Для питьевых целей желательна вода с t=7…12(С.

5. Жесткость воды обуславливается содержанием солей кальция Ca и магния Mg. Различают карбонатную и некарбонатную. Суммарная жесткость воды называется общей жесткостью. Общая жесткость хозяйственно-питьевой воды должна быть 10мг-экв/л.

6. Содержание газов: кислорода О2 , углекислоты СО2 и сероводорода H2S. Присутствие H2S в хозяйственно-питьевой воде не допускается.

7. Содержание соединений железа. В хозяйственно-питьевой воде содержание железа должно быть 0,3 мг/л.

8. Содержание азотистых соединений. В питьевой воде содержание нитратов должно быть 10 мг/л.

9. Содержание сульфатов и хлоридов. Предельно допустимое содержание в воде сульфатов = 500мг/л, хлоридов =350 мг/л.

10. Содержание фтора. Содержание фтора в питьевой воде должно быть 0,7…1,2 мг/л.

11. Содержание растворенных веществ (сухой остаток). В воде для хозяйственно-питьевых целей сухой остаток должен быть 1000мг/л.

12. Активная реакция воды (рН). При нейтральной реакции рН=7, при кислой рН(7, при щелочной реакции рН(7. Хозяйственно-питьевая вода должна иметь рН=6,5…8,5.

13. Бактериальная загрязненность воды. Питьевая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1мл. Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды должны производится в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85.

 

2.2.2. Расчетное потребление хозяйственно-питьевой воды на предприятии

 

Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды пром. предприятий должны определяться в соответствии с СНиП 2.04.01-85 и СНиП 2.09.02-85.

Выбор источника хозяйственно-питьевого водоснабжения должен производится в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.1.04-80.

Суммарное расчетное часовое потребление хозяйственно-питьевой воды на предприятии Q определяется на основе СНиП.



где Q - расчетный расход воды рабочими предприятия на умывание и мытье рук, утоление жажды и т.п.;

Q - расчетный расход воды на душевые установки;

Q - расчетный расход воды на полив территории;

Q - расчетный расход воды в столовых предприятия.

 

Расчетный расход воды на умывание и утоление жажды

 

На каждого рабочего и служащего предприятия СНиП предусматривает потребление 25л воды в смену в обычных цехах и 45л на человека в смену в горячих цехах.

Горячие цеха - цеха с тепловыделением более 80 кДж на 1м3 /ч (более 20 ккал на 1м3 /ч).

Эти удельные нормы (qхц ( 25л/чел в смену и qтц= 45л/чел в смену) не включают воду, расходуемую в душевых, столовых и на полив территории предприятий.

Расчетный часовой расход воды рабочими и служащими предприятия на умывание и питье за максимальную смену определяется по выражению



где k, k - коэффициенты суточной неравномерности потребления воды в обычных и горячих цехах соответственно;



принимается =1 для большинства предприятий.

k, k - коэффициенты часовой неравномерности в обычных и горячих цехах соответственно;



QСР- средний часовой расход воды за максимальную смену, м3/ч;

NХЦ, NГЦ- количество работающих в максимальную смену на всем предприятии и в его горячих цехах соответственно, чел;

- продолжительность максимальной смены, часы.

qхц ( 25л/чел в смену; qгц= 45л/чел в смену.

 

Расчетный расход воды на душевые установки

 

На производствах, связанных с загрязнением тела (или требующих особого санитарного режима), учитывается расход хозяйственно-питьевой воды в душевых из расчета qд = 500 л/час на 1 душевую сетку. Количество душевых сеток nд определяется исходя из численности работающих, которым необходимо пользоваться душем по категории производства. Длительность работы душевых установок принимается равной 0,75 часа после окончания каждой смены.

Расчетный часовой расход (м3/ч) на душевых установках предприятия определяется по выражению:



Например:



Расчетное число человек на 1 душевую сетку определяется по СНиП.

 

Расчетный расход воды на полив территории предприятия

 

Расчетный часовой расход воды (м3/ч) на полив территории предприятия определяется по формуле:



здесь n- количество поливов территории определенного вида за сутки, раз/сутки;

Fni- площадь поливаемой территории данного вида, м2;

qni- расход воды на один полив 1 м2 конкретного вида поливаемой территории, л/м2;

для асфальтированных покрытий: qп (асф)=0,3…0,5 л/м2,

для зеленых насаждений: qп (зел)=3…6 л/м2;

- продолжительность полива территории данного вида, ч/сутки;

kni- количество различных видов поливаемых площадей, шт.

 

Расчетный расход воды в столовых предприятия

 

Расчетный часовой расход воды (м3/ч) в столовых предприятия определяется так:



где kч- коэффициент часовой неравномерности потребления воды в столовой (kч=1,5);

qбл- средняя норма расхода воды на одно приготовленное в столовой блюдо (qбл= 12л/блюдо);

nбл- количество блюд, приготовленных в столовой за смену, блюд/смена;

- продолжительность смены, часы.

 

Расчетный расход воды на пожаротушение

 

Расход воды на наружное пожаротушение через гидранты нормируется СНиП 2.04.02-84 в зависимости от строительного объема производственных зданий, степени огнестойкости их строительных конструкций и категории производства по пожарной опасности, размещенного в рассматриваемых зданиях.

Таблица 2.2 - Нормы расхода воды на наружное тушение одного пожара



Расчетное количество одновременных пожаров на предприятии принимается в зависимости от площади предприятия:

1. Если промышленное предприятие занимает площадь <150га, то считается, что на нем может возникнуть одновременно 1 пожар (расход воды, на тушение которого принимается по таблице).

2. Если площадь, занимаемая предприятием более 150га, то одновременно могут возникнуть 2 пожара.

Для особенно ответственных предприятий расчетное количество одновременных пожаров устанавливают индивидуально органы Госпожнадзора.

Продолжительность тушения пожара принимается равной 3 часам, а для зданий I и II степеней огнестойкости с незгораемыми несущими конструкциями – 2 часа.

Максимальный срок восстановления пожарного объема воды должен быть не более:

24ч – на пром.предприятиях с помещениями категорий А, Б, В;

36ч – на пром.предприятиях с помещениями категорий Г и Д.

 

Режимы водопотребления (графики водопотребления)

 

Основным фактором, определяющим работу всех элементов системы водоснабжения, является режим расходования воды потребителями, который может быть изображен в виде суточных графиков водопотребления.

Пример суточных графиков технического и хозяйственно-питьевого водопотребления пром.предприятия:



Рис.1.1 График суточного технологического водопотребления



Рис.1.2 График суточного потребления хозяйственно-питьевой воды

Суточный график технического водопотребления более равномерен. Из-за разного количества оборудования, работающего в разное время, расход воды в СТВ несколько изменяется.

Значение коэффициента часовой неравномерности определяется так:



Значение коэффициента суточной неравномерности (представляющего собой отношение максимального суточного расхода к среднему суточному расходу за год) kс может изменяться в более широких пределах вследствие изменения температуры природной воды по сезонам года.

Для оборотных систем водоснабжения по значению Q определяются диаметры водопроводных сетей. По величине Q с учетом потерь воды и безвозвратного ее потребления определяются диаметры трубопроводов загрязненной и нагретой воды. По значению Q находится требуемая производительность насосов оборотного водоснабжения, производительность охлаждающих и очистных сооружений отработанной воды.

Суточный график хозяйственно-питьевого водопотребления (рис.1.2) носит пиковый характер из-за больших, но кратковременных расходов воды в душевых и в обеденные перерывы.

Для этих потребителей kс 1, а коэффициент часовой неравномерности потребления воды kч =3…4.

На основании полученных значений Q рассчитываются диаметры водопроводной сети, водоводов и производительность насосов IIго подъема прямоточных систем водоснабжения, не имеющих в своем составе напорной регулирующей емкости.


3. НАПОРЫ

 

Системы водоснабжения должны подавать воду потребителям не только в заданном количестве, но и под требуемым напором. В инженерной практике существует понятие необходимого «свободного» напора.

 

3.1. Свободный напор

 

Разбор воды потребителями, как правило, происходит на некоторой высоте над поверхностью земли в водозаборной точке. Поэтому, в водопроводной сети должно быть обеспечено давление, необходимое для подъема воды на данную высоту. В водозаборной точке должен происходить излив воды и, кроме того, необходимо учесть сопротивление движению воды. То есть в водопроводной сети необходимо иметь внутреннее давление Р, достаточное для подъема воды до наивысшей водозаборной точки и ее излива, а также для преодоления всех сопротивлений на ее пути от сети до точки излива.

Иными словами, пьезометрическая высота в любой точке водопроводной сети равняется сумме геометрической высоты подъема воды (над этой точкой) и суммарной потери напора на пути движения воды.

Эта пьезометрическая высота, необходимая для нормальной работы водопровода называется «свободным напором», который равен



где НГ – геометрическая высота расположения наивысшей водоразборной точки над поверхностью земли, т.е. высота расположения самого высокого (расчетного) водозаборного устройства, м;

hи – избыточный напор, необходимый для излива расчетного расхода воды в водоразборном устройстве, м;

h– потери напора на пути движения воды от точки присоединения к водопроводной сети до водоразборного устройства, м.

Величины hи и h могут быть получены при помощи гидравлического расчета и, следовательно, может быть найдена величина свободного напора Нсв, требуемого в данной точке сети наружного водопровода.

В практике водоснабжения при проектировании наружных водопроводных сетей для упрощения расчетов величину необходимого свободного напора Нсв определяют в зависимости от этажности зданий: при одноэтажной застройке Нсв составляет не менее 10м, при большей этажности на каждый этаж добавляют по 4м. Следовательно:



где n – количество этажей.

Для промышленных предприятий максимальный «свободный» напор принимается по заданию технологов в зависимости от технологии производства и характеристик оборудования.

Для систем пожаротушения низкого давления минимальный свободный напор у пожарных гидрантов, устанавливаемых на сети, также должен быть не менее 10м.

Для сети противопожарного водопровода высокого давления свободный напор должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10м на уровне наивысшей точки самого высокого здания при подаче по пожарному рукаву длиной 120м и диаметром 66мм расчетного расхода воды 5 л/с.

Ориентировочно этот напор можно определить по формуле:



где hздвысота здания, м;

= 28м – сумма потерь напора в пожарном гидранте, пожарной колонке, рукавах и спрыске.

Напор в сети хозяйственно-питьевого водопровода у потребителя должен быть не более 60м.

 

3.2. Связь между элементами СПВ в отношении напоров

 

Изобразим вертикальный продольный разрез прямоточной системы производственного хоз-питьевого водоснабжения, на котором покажем положение пьезометрических линий для случая максимального водозабора.



Рисунок 3.1 - Вертикальный продольный разрез прямоточной системы производственного хоз-питьевого водоснабжения

Рисунок позволяет установить связь между элементами системы водоснабжения в отношении напоров. Самыми неблагоприятно расположенными в отношении напора оказываются точки, дальше всего отстоящие от башни и имеющие наибольшие геодезические отметки. В этих точках будут самые низкие пьезометрические отметки (вследствие падения напора в сети от источника питания до этих конечных точек) и самые малые величины располагаемого свободного напора.

Для определения величины расчетного напора, который необходимо создать в начале сети, следует выбрать «критическую» точку сети, самую неблагоприятную как в отношении ее геодезической отметки, так и в отношении удаленности от источника питания.

Пусть на рисунке 3.1 такой критической точкой будет точка а (с отметкой za). Отложив в этой точке величину требуемого (в зависимости от этажности) свободного напора Нсв, получим расчетную пьезометрическую отметку для критической точки сети za + Нсв.

Требуемая величина Нсв должна быть обеспечена в точке а в любой момент времени, включая период максимального водоразбора, при котором - max.

Пьезометрическая линия, характеризующая падение напора в сети при максимальном водоразборе показана на схеме в виде линии б/a/.

В точке б должен быть создан такой напор Hб, чтобы при максимальном уклоне пьезометрической линии напор в точке а не падал ниже заданной величины Hсв. Напор Hб обеспечивается расположением на дне бака водонапорной башни на соответствующей высоте.

Очевидно, что



Отсюда может быть определена расчетная высота башни, т.е. высота расположения дна бака башни над поверхностью земли



Расположив башню на возможно более высокой отметки zб, получим при имеющихся отметках наибольшую величину zб - zа, а, следовательно, минимальную величину Hб, т.е. наименьшую высоту башни (наименьшую стоимость). Поэтому водонапорную башню стремятся располагать на высоких отметках.

Если в результате расчета будет получена величина Hб 0, то в место башни устраивают напорный резервуар, расположенный на поверхности земли (или частично заглубленный в землю). Такие резервуары всегда будут значительно дешевле, чем башня с той же емкостью бака.

Следует иметь в виду, что максимальные Hсв в сети не должны превосходить определенных пределов. Они устанавливаются в зависимости от материала и типа труб и условий эксплуатации сети. В соответствии со СНиП в сетях хоз-питьевого водоснабжения Hсв 60 м.

На рисунке показана также пьезометрическая линия для водовода, подающего воду от НС2 до башни. При этом расчетным положением пьезометрической линии, диктующим величину напора насосов, будет такое, при котором конечная точка пьезометрической линии располагается на высоте максимального уровня воды в баке башни, а величина потерь напора в водоводе соответствует максимальному количеству воды, подаваемой насосами по графику работы насосной станции.

Напор, создаваемый насосами



где zн2отметка оси насоса;

Hорасчетная высота бака башни.

Следует отметить, что насосы, выбранные для подачи расхода Qн на высоту Hн2 (т.е. при наивысшем уровне воды в баке башни), при более низких уровнях будут работать под меньшими напорами и подавать большие количества воды. Поэтому, действительный график подачи воды будет отличаться от запланированного(при условии постоянного расчетного напора).

Можно также установить зависимость между напором Hн1 , создаваемым насосами станции 1 подъема, и свободным напором, который необходимо обеспечить из станции ХВО с учетом отметок местности и потерь напора в трубах.

Установленная связь между отдельными элементами системы водоснабжения полностью характеризует режим ее работы при изменении водоразбора в случае нормального водопотребления.

 

3.3. Расчетные величины напоров в оборотных системах технического водоснабжения

 

Расчетная величина напора в том или ином сооружении СПВ определяется наибольшей высотой расположения оборудования, потребляющего воду; избыточным давлением воды, поддерживающим перед этим оборудованием и величиной гидравлических сопротивлений трубопроводов и сооружений системы.

 

3.3.1. Расчетный напор насосов 1 подъема

 

Расчетный напор насосов 1 подъема при наиболее тяжелом режиме их работы, когда в реке установился наинизший уровень воды, а резервуар градирни заполнен полностью и насосы подают расчетный напор, определяется по соотношению



где hгротметка высшего уровня воды в резервуаре градирни над его дном, м;

hхво – потери напора в очистных сооружениях природной воды, м;

hв – потери напора в водоводах от насосной 1 подъема до очистных сооружений;

hвзс – потери напора в водозаборных сооружениях и всасывающем трубопроводе насосов 1 подъема;

zгр – геодезическая отметка дна резервуара градирни, м;

zнгв – геодезическая отметка наинизшего горизонта воды в реке, м.

 

3.3.2. Расчетный напор насосов 2 подъема

 

Насосы 2 подъема должны создавать напор, достаточный чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление трубопроводов от градирни до ввода в цех, где установлено оборудование, требующего максимального напора и расположенное на наибольшей высоте.

Наиболее тяжелые условия работы насосов для обеспечения необходимого напора будут при режиме, когда потребитель забирает из сети расчетный расход, а в резервуаре градирни уровень воды опустился до наинизшей отметки zгр.

Расчетный напор насосов 2 подъема в этом случае должен составлять



где hобвысота установки водопотребляющего оборудования в цехе, м;

Робнеобходимое избыточное давление перед оборудованием, Па;

hс – потери напора в водопроводной сети от НС2 до цеха, где установлено оборудование;

hгр-2 потери напора в трубопроводе от градирни до НС2;

zп – геодезическая отметка пола в цехе, где установлено водопотребляющее оборудование (требует max напора и находится на наибольшей высоте), м;

zгр – геодезическая отметка дна резервуара градирни, м.

 

3.3.3. Расчетный напор насосов оборотной воды

 

Расчетный напор насосов оборотной воды при наиболее тяжелом для них режиме работы (когда уровень в резервуаре очищенной воды опустился до отметки zрез) должен составлять



где hк – высота расположения распределительных коллекторов охлаждаемой воды над верхним уровнем воды в резервуаре градирни, м;

hгр – отметка высшего уровня воды в резервуаре градирни над его дном, м;

hцн-гр – потери напора при движении воды по трубопроводу от насосной оборотной воды до градирни, м;

hров-цн – потери напора во всасывающем трубопроводе от резервуара очищенной воды до насосов оборотной воды, м;

zгр – геодезическая отметка дна резервуара градирни, м;

zров – уровень воды в резервуаре очищенной воды, м.

Таким образом, выбрав места размещения основных сооружений системы водоснабжения на площадке предприятия, установив отметки рельефа местности в местах их размещения, расчистив размеры основных сооружений (исходя из выявленных ранее расчетных расходов воды) и подсчитав гидравлические потери в сооружениях и трубопроводах, можно определить необходимые напоры насосов и подобрать наиболее подходящее из выпускаемых промышленностью.


9. ВОДОВОДЫ И ВОДОПРОВОДНЫЕ СЕТИ

 

9.1. Водоводы

 

Водоводы предназначены для транспортирования воды от водоисточника до объекта водоснабжения.

 

9.1.1. Типы водоводов и их устройство

 

Водоводы подразделяются на напорные, самотечные и комбинированные. В напорных водоводах подача воды осуществляется насосом, в самотечных – самотеком под действием сил тяжести. Комбинированный водовод состоит из напорных и самотечных водоводов.

Тип водовода выбирают в зависимости от типа водоисточника, удаленности его от объекта водоснабжения, топографических условий и расхода транспортируемой воды.

Рассмотрим схемы напорного и самотечного водоводов (рисунок , а и рисунок ).



а) напорный водовод;

б)самотечно-напорный водовод.

1– резервуар;

2 – насосная станция;

3 – напорный водовод;

4 – водонапорная башня;

5 – линия гидростатического напора;

6 – линия гидродинамического напора;

7 – подземный напорный резервуар;

8 – камера переключения;

9 – самотечно-напорный водовод.

Рисунок 9.1 – Расчетные схемы водоводов

По напорным водоводам (рисунок 9.1, а) воду подают из питающего резервуара с меньшей отметки его свободной поверхности z1 в питательный резервуар на высоту z2 . Для этих водоводов линия гидродинамического напора всегда будет находится выше линии гидростатического напора.

В самотечных водоводах (рисунок 9.1, б) отметка уровня воды в питающем резервуаре больше отметок в питаемом на величину располагаемого напора Н=z1 - z2 . Для этих водоводов линия гидродинамического напора всегда будет находится ниже линии гидростатического напора.

Напорный и самотечный водоводы работают полным сечением, самотечно-безнапорный – неполным.

Водоводы являются ответственными элементами в системе, к ним предъявляются 2 основных требования: экономичность и надежность подачи воды потребителям.

Для обеспечения безперебойности работы водоводы укладываются обычно в две нитки, которые часто соединяют переключениями, позволяющими выключить на ремонт какой-либо участок в случае аварии на нем.

Допускается укладка водовода в одну нитку при значительной его длине и технико-экономическом обосновании. Если водовод проектируют в одну нитку, необходимо предусмотреть устройства запасных резервуаров (в конце водовода).

Водоводы укладывают из стальных, чугунных асбестоцементных и железобетонных труб. Для предохранения одного трубопровода от разлива в случае аварии на втором расстояние между нитками водовода l принимают в зависимости от материала труб, внутреннего давления и геологических условий следующим образом:

- при диаметре труб до 300 мм – l0,7м;

- при 400( d ( 1000мм – l = 1м;

- при d(1000мм – l = 1,5м.

Трубы должны быть уложены на глубине, обеспечивающей незамерзаемость воды зимой, исключающей возможность не допускающей нагревание ее летом и предупреждающей повреждение труб под нагрузками от движущегося транспорта.

Для обеспечения незамерзаемости глубина укладки труб (считая до дна траншеи) должна быть на 0,5м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры:



(9.1)

За расчетную принимают максимальную глубину проникновения в грунт нулевой температуры Нпр, определяемую на основании многолетних наблюдений. Для предупреждения нагревания воды в летнее время глубину заложения труб хозяйственно-питьевых водопроводов следует принимать не менее 0,5м, считая от верха труб.

 

Выбор диаметров труб

 

Экономически наивыгоднейший диаметр труб напорных водоводов считается такой, при котором приведенные затраты по комплексу взаимосвязанных сооружений «Насосная станция и водовод» будут наименьшими.

Экономически наивыгоднейшим диаметром труб самотечно-напорного водовода считается такой (или комбинация из двух диаметров), которому соответствует наименьшая стоимость водовода при условии обеспечения требуемого напора в его концевой точке. Это условие выполняется при полном использовании располагаемого напора Н.

 

9.1.2. Совместная работа насосов и водоводов

 

Совместная работа насосов и водоводов возможна лишь в том случае, если развиваемый насосами напор Нн, соответствующий их производительности Qн, будет равен полной высоте водоподъема Нп, определяемой по формуле (рисунок 9.2 а):



(9.2)

где Нг – геометрическая высота водоподъема, измеряемая между уровнями воды в питающем (z1) и напорном (z2) резервуарах, м;

hк и hв потери напора в коммуникациях насосной станции и водоводе соответственно, м;

Qнрасход воды, подаваемый насосом, (м3/с) л/с;

Sк и Sв - сопротивления коммуникаций насосной станции и водовода, .

Рассчитать совместную работу насосов и водоводов можно двумя способами: графическим и аналитическим.

Рассчитаем совместную работу насосов и водоводов графическим способом. Для этого на координатную сетку нанесем характеристику насоса Q-H (кривая 1) и по формуле строим характеристику Q-h водоводов (кривая 2).

Координата точки пересечения этих двух кривых определяет значения подаваемого насосом расхода Qн и развиваемого при этом напора Нн.



1 – характеристика Q-H центробежного насоса;

2 – характеристика водопроводной системы.

Рисунок 9.2 – График совместной работы насосов и водоводов

При втором способе характеристики Q-H насосов и трубопроводов представляют аналитическими выражениями:

для насосов



(9.3)

для трубопроводов уравнением (9.2).

Приравняв правые части выражений (9.2) и (9.3), после преобразований получим формулу для определения расхода воды



(9.4)

где Нф и Sф – параметры аналитической характеристики Q-H центробежных насосов, величину которых можно вычислить по формулам



(9.5)

 



(9.6)

где Н1 и Н2 – напоры, развиваемые насосом при подаче соответственно Q1 и Q2 (принимаются по справочным данным).

 

9.1.3. Оборудование водоводов

 

1).Переключения на водоводах. Количество переключений на водоводах определяют расчетом из условий подачи аварийного расхода (л/с):



(9.7)

где kсн коэффициент допустимого снижения подачи воды при аварии;

Qн - подача воды насосами при нормальной работе водовода, л/с.

Количество переключений, устанавливаемых на водоводе, определяется так:



(9.8)

где n – число участков, на которые разделена перемычками каждая нитка водовода (определяется по разным соотношениям для напорного и для самотечно-напорного водовода).

2). Дополнительные линии. Если требуется увеличить подачу воды по водоводу от существующей насосной станции с известными характеристиками за счет прокладки дополнительной линии, то задача сводится к определению длины или диаметра этой линии.

Как правило, дополнительно прокладываемый трубопровод имеет такую же длину L , как существующие линии водовода. Поэтому необходимо лишь определить диаметр дополнительного трубопровода.

3). Вантузы и водовыпуски.

Вантузы устанавливают в повышенных переломных точках водовода. Они предназначены для выпуска воздуха, выделяющегося из воды.

Водовыпуски устанавливают в пониженных точках трубопровода. Они служат для сброса воды при выключении ремонтного участка, после промывки перед сдачей в эксплуатацию по окончании строительства или после проведения ремонтных работ.

При проектировании и расчете вантузов и водовыпусков следует руководствоваться такими рекомендациями: длина ремонтного участка водовода должна быть не более 5км, время опорожнения ремонтного участка трубопровода должно составлять не более , а отношение диаметра выпуска к диаметру водовода 0,35.







Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconФедеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения icon3. plm xml
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения icon4. plm xml
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Московский государственный...
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconМинистерство транспорта российской федерации федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Федеральное агентство железнодорожного транспорта федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования московский государственный университет путей сообщения iconМинистерство транспорта российской федерации федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы