Курсовой_проект_ водоснабжение. 1. Обоснование принятой схемы водоснабжения

• Название: 1. Обоснование принятой схемы водоснабжения
• Дата: 01.02.2023
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: Курсовой_проект_ водоснабжение.docx
• Тип: Реферат; #916409
• страница: 3 из 3

4. Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчёт водопроводной сети выполняется дважды:

- с учетом пожаротушения;

- для случая максимального хозяйственно-производственного потребления
Гидравлический расчёт водопроводной сети для случая максимального хозяйственно-производственного потребления
Анализируя данные таблицы видим, что максимальное водопотребление по поселку приходится на время с 12 до 13 часов и составляет 538,41 м
В это время расход воды составляет:

 (3.1)
По предприятию в расчетный период расход составляет:

 (3.2)
Расчетный расход для общественного здания составляет:

 (3.3)

 (3.3)
Населенный пункт расходует:







=8,05




= 0,95

= 0,138

= 149,56

Рисунок 2- Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами

2.Удельный расход воды:



3.Определяем путевые расходы по участкам:



Таблица 2- Результаты

Номер участка	Длина участка, м		Путевой расход л/с
1-2	300		=0,038*300=11,48
2-3	300		11,48
3-4	300		11,48
4-5	300		11,48
5-6	300		11,48
6-7	300		11,48
7-8	300		11,48
8-9	300		11,48
9-10	300		11,48
10-1	300		11,48
4-9	670		=0,038*670=25,46
		140,43

4.Определяем узловые расходы



Результаты сведем в таблицу

Таблица 3 – Результаты

Номер узла	Узловой расход л/с
1	=0,5* (11,48+11,48)= 11,48
2	11,48
3	11,48
4	=0,5* (11,48+11,48 +25,46)= 24,21
5	11,48
6	11,48
7	11,48
8	11,48
9	=0,5* (11,48+11,48 +25,46)= 24,21
10	11,48
	140,43

5.К узловым расходам добавляются сосредоточенные расходы, а при пожаре к одному из узловых расходов добавляется еще расход воды на пожаротушение;

Выберем узлы, в которых разместим предприятие и общественное здание. В узле 3 - общественное здание2, в узле 9 - общественное здание1 в узле 6 - предприятие

Тогда:



= 0,95 л/с;  =11,48 л/с;



=8,05;  =11,48 л/с;




I

II

11,48 л/с

11,48 л/с

11,48 л/с

11,48 л/с

24,21л/с

11,48 л/с

11,48 л/с

24,21л/с


Рисунок 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 6. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 6. Потоки воды могут подойти к точке 6 по трем направлениям: первое – 1–2–3–4–5-6, второе – 1–10-9-8-7-6, третье – 1–10-9-4-5-6.
Начнем с узла ввода :



Для узла 1 должно выполняться соотношение q1+q1-2+q1-10 = Qпос.пр. Величины q1= 11,48 л/с и Qпoc.пp. = 149, 56 л/с известны, a q1-2 и q1-10 – неизвестны.

На основании первого закона Кирхгофа в данном выражении 2 неизвестных, задаемся значением одного из них

Примем 

 (3.25)


Для узла (10):

 (3.27)


Для узла (2):
 (3.26)


Для узла (3):
 (3.27)


Для узла (9):

Примем 





Для узла (4):
 (3.29)




Для узла (5):

 (3.27)


Для узла (8):

 (3.27)



Для узла (7):

 (3.27)



Для узла (6):


При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на промышленном предприятии на душ, поливку территории и т.п. (п. 5.12 [3]), если эти расходы вошли в расход в час максимального водопотребления. Для водопроводной сети, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, как к наиболее удаленной и наиболее нагруженной точке.

Анализируя данные таблицы по часовому расходу воды по часам суток делаем вывод, что максимальная нагрузка на систему приходится на время 12-13 часов.


В том числе сосредоточенный расход воды на предприятии

Сосредоточенный расход общественного здания

При гидравлическом расчете сети с учетом пожара расход расчетный определяется
 (3.17)




5. Определение режима работы НС-II
Вариант 1.

Примем к рассмотрению 2-х ступенчатый режим работы НС-II с подачей воды каждым насосом 2,5% в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки обеспечивает подачу:
2,5% * 24 = 60%
Тогда второй насос должен обеспечить:

100 - 60 = 40%
Значит насос должен работать:

40 / 2,5 = 16ч
В соответствии с графиком суточного водопотребления второй насос целесообразно включать с 8 до 23 часов

Вариант 2.

Примем к рассмотрению 2-х ступенчатый режим работы НС-II с подачей воды каждым насосом 3% в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки обеспечивает подачу:
3% * 24 = 72%
Тогда второй насос должен обеспечить:

100 - 72 = 28%

Значит насос должен работать:

28 / 3 = 9ч 20мин
В соответствии с графиком суточного водопотребления второй насос целесообразно включать с 8 до 18 часов

Таблица 4

Время суток	Часовое водопо­требле­ние	I вариант				II вариант
		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	1,30	2,50	1,20		1,20		3	1,70		1,70
1-2	1,11	2,50	1,39		2,58		3	1,89		3,58
2-3	1,11	2,50	1,39		3,97		3	1,89		5,47
3-4	2,07	2,50	0,43		4,40		3	0,93		6,40
4-5	3,03	2,50		0,53	3,86		3		0,03	6,36
5-6	4,89	2,50		2,39	1,47		3		1,89	4,47
6-7	6,32	5,00		1,32	0,15		3		3,32	1,15
7-8	6,53	5,00		1,53	-1,38		3		3,53	-2,38
8-9	5,60	5,00		0,60	-1,98		6	0,40		-1,98
9-10	4,45	5,00	0,55		-1,44		6	1,55		-0,44
10-11	5,40	5,00		0,40	-1,84		6	0,60		0,16
11-12	6,81	5,00		1,81	-3,65		6		0,81	-0,65
12-13	6,83	5,00		1,83	-5,48		6		0,83	-1,48
13-14	5,39	5,00		0,39	-5,87		6	0,61		-0,87
14-15	4,44	5,00	0,56		-5,31		6	1,56		0,69
15-16	4,92	5,00	0,08		-5,23		6	1,08		1,77
16-17	6,53	5,00		1,53	-6,76		6		0,53	1,24
17-18	6,34	5,00		1,34	-8,10		4		2,34	-1,10
18-19	4,92	5,00	0,08		-8,02		3		1,92	-3,02
19-20	4,47	5,00	0,53		-7,49		3		1,47	-4,49
20-21	3,06	5,00	1,94		-5,55		3		0,06	-4,55
21-22	2,20	5,00	2,80		-2,75		3	0,80		-3,75
22-23	1,12	2,50	1,38		-1,37		3	1,88		-1,87
23-24	1,13	2,50	1,37		0		3	1,87		0
Всего	100	100,00					100

Рисунок 4 - Режим работы НС-II и график водопотребления

Регулирующая емкость бака равняется сумме абсолютных значений наибольшей положительной и наименьшей отрицательной величины остатка в баке +1% запаса

Для 1-го варианта: 8,39 - 2,31 + 1 = 5,08%

Для 2-го варианта: 11,39 - 0,29 + 1 = 10,1%

Выберем первый вариант (5,08% от суточного водопотребления) .

6. Гидравлический расчет водоводов

Цель гидравлического расчета водоводов – определить потери напора при пропуске расчетных расходов воды. Водоводы, как и водопроводная сеть, рассчитываются на два режима работы: на пропуск хозяйственно – питьевых, производственных расходов воды в соответствии с режимом работы НС-II и на пропуск максимальных хозяйственно-питьевых, производственных расходов и расходов на пожаротушение с учетом требований п. 2.21 СНиП.

Методика определения диаметра труб водоводов такая же, как и диаметров труб водопроводной сети. В рассматриваемом примере задано, что водоводы проложены из стальные труб с цементно-песчаным покрытием и длина водоводов от НС-II до водонапорной башни lвод =500 м.

Водоводы рассчитываются аналогично расчету водопроводной сети на 2 режима:

на пропуск хозяйственно-питьевого потребления

с учетом пожаротушения



Учитывая неравномерный режим работы НС-II с максимальной подачей насосов 5% (из расчета по 2,5% - оптимальный вариант)
 (7.1)
где p = 2,5% + 2,5% = 5%

Тогда 

Принимаем прокладку водоводов в 2 параллельные нитки.

Тогда расход воды по каждой нитке составит:



Выполним гидравлический расчет потерь.

По таблице определим диаметр для каждого расхода:








Аналогично проведем расчет для 2-го режима с учетом пожаротушения.

 (7.2)

где p = 2,5% + 2,5% = 5%

Тогда 
Принимаем прокладку водоводов в 2 параллельные нитки.

Тогда расход воды по каждой нитке составит:

Выполним гидравлический расчет потерь.

По таблице определим диаметр для каждого расхода:







7. Расчет водонапорной башни
Высоту водонапорной башни определим по следующей формуле:
 (8.1)
где 1,1 - коэффициент учитывающий потери напора в местных сопротивлениях

 - потери напора в водопроводной сети, при ее работе в обычное время.

 ,  - геодезические отметки в диктующей точке и в точке установки башни соответственно.

 - напор в диктующей точке сети, при максимальном хозяйственно - питьевом водопотреблении на воде в здание.
 (8.2)
 - потери напора по соответствующим направлениям движения воды к диктующей точке.

Примем окончательные данные (последняя итерация) по результатам увязки сети без пожара:
 ;  ;  ;  ;

 ;  ; ;  ;









 (8.3)

 - число этажей жилого здания








Емкость водонапорной башни определяется в соответствии с формулой:
 (8.4)
 - регулирующая емкость бака

 - объем неприкосновенного запаса
 (8.5)
 - запас воды, необходимый на 10 минут продолжения тушения внутреннего и внешнего пожара.

 - запас воды на 10 минут, определяемый по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Регулирующий объем в таких емкостях определяется на основании максимального остатка в баке, в данном случае К = 5,08%. Тогда:




Так как наибольший расчетный расход воды на тушение одного пожара требуется на предприятии, то следовательно определяем таким образом:








Зная емкость бака, определим его диаметр и высоту:







По найденным значениям принимаем типовую ж/б монолитную башню 901-5-12/70 высотой 20м со стальным баком ёмкостью 500м3.

8. Расчет резервуаров чистой воды
Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосных станций I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения.

Объем резервуаров чистой воды определяется:
 (9.1)

 - регулирующая емкость бака

 - объем неприкосновенного запаса

Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.

Режим работы НС-I обычно принимается равномерным. При этом НС-I должна подать все 100% суточного расхода воды в населенном пункте.

Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24 = 4,167% от суточного расхода воды в поселке.

Режим работы НС-II был определен ранее.

Для определения  воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-I и НС-II. 



Рисунок 5 - Графики работы НС-I и НС-II. 



Тогда регулирующий объем равен:

Суточный расход воды составляет 7593,65 м3 и регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:

Неприкосновенный запас воды определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов, а также обеспечение максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения:


При определении объема неприкосновенного запаса принимаем расчетную производительность тушения пожара 3 часа.
 (9.3)



При определении расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды не учитываются расходы воды на поливку территории, прием душа, т.е. если эти параметры входили в расчет при пожаре, то их следует вычесть из общего расхода воды. Тогда:

 (9.4)


Во время тушения пожара насосы НС-I продолжают работать и за время  будет подано:
 (9.5)


Тогда с учетом работы НС-I объем неприкосновенного запаса составит:

Тогда объем резервуаров составит:

Согласно требованиям по установке резервуаров чистой воды общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни неприкосновенного запаса должны быть на одинаковых отметках. И при включении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50% неприкосновенного запаса. Оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.

По приложению 8 принимаем два типовых резервуара 901-4-66.83 объемом 1600 м³ каждый. ( длина 18м, ширина 18м, глубина 4,72м)


9. Выбор типа насосной станции второго подъема
Из расчета следует, что расчетная станция НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственно-питьевых насосов (2,5% и 5%), подача которых составляет:
 (10.1)


Напор необходимый хозяйственно-питьевым насосам определяется:

где 1,05 - коэффициент учитывающий потери напора в местных сопротивлениях

 - потери напора в водоводах

 ,  - геодезические отметки НС-II и в точке установки водонапорной башни соответственно.

 - высота водонапорной башни

 - высота бака водонапорной башни

Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:
 (10.3)
 - свободный напор у гидранта расположенного в диктующей точке.





Т.к. в нашем случае |Н_{пож.нас.}-Н_{хоз.нас.}| < 10 м, то насосную станцию строят по принципу низкого давления.

В обычное время работает один или группа хозяйственных насосов. При пожаре включается в работу дополнительный насос с таким же напором, что и хозяйственные насосы и обеспечивающим подачу расхода воды на пожаротушение Камера переключения для НС-II изображена на рисунке 6 .



Рисунок 6 -. План камеры переключения резервуаров чистой воды для HC-II низкого давления
Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приведены в таблице 5 и 6.
Таблица 5 - Подбор насосов (каталог WILO EMU).

Тип насосных установок	Число насосов	Мощность электродвигателя, кВт	КПД Насоса	Напор, м	Подача, л/с	Число оборотов в минуту
TWI 8.80-02-B-SD	2+1	7,5	72%	30,3	26,6	2900
TWI 8.90-09-B-SD	2+1	45	74%	44	72,7	2900

Таблица 6 - Основные характеристики насосов.

Тип насосов	Расчетная подача насоса, л/с	Расчетный напор насоса, м	Принятая марка насоса	Категория НС-II	Количество насосов
					рабочих	резервных
Хозяйственный	63,3	26,18	Д200-36	НС- II Подает воду непосредственно в сеть объединенного противопожарного водопровода	2	1
Пожарный	92,5	21,73	Д230-90	параллельно	2	1

Диаграмма характеристик насосов представлена на рисунке.



Рисунок 6 - Характеристики выбранных насосов

Заключение
В ходе курсового проекта был рассчитан необходимый расход воды для населенного пункта и предприятия, определен расчетных расход воды на пожаротушение, гидравлический расчет водопроводной сети, увязка водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении, режим работы станции II-го подъема, рассчитан гидравлический расчет водоводов и подобраны необходимые насосы.

В результате гидравлического расчета определены диаметры участков трубопровода.

На основе расчетов водопотребления подобраны элементы хозяйственно-противопожарного трубопровода.

Выбрана водонапорная башня, подобран резервуар чистой воды.

Подобраны насосы для насосной станции второго подъема, которая работает в двухступенчатом режиме.


Список использованной литературы

1. 
   СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84* (с Изменениями N 1-5).
   
2. 
   СП 30.13330.2016 Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85* (с Поправкой, с Изменением N 1).
   
3. 
   СП 8.13130.2020 Системы противопожарной защиты. Наружное противопожарное водоснабжение. Требования пожарной безопасности.
   
4. 
   СП 10.13130.2020 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Нормы и правила проектирования.
   
5. 
   ГОСТ 12586.0-83 Трубы железобетонные напорные виброгид-ропрессованные. Технические условия (с Изменением N 1).
   
6. 
   Баскин Ю.Г., Филановский А.М., Иванова Е.С., Дмитриев Н.Н., Пермяков А.А. Противопожарное водоснабжение: Учебное пособие. – СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2015. – 224 с. Режим доступа: http://elib.igps.ru/?4&type=card&cid=ALSFR-d40ccb8f-099c-4f0f-b3d2-073e2d41076c&remote=false