Зонов, осушение котлована. ЗОНОВ. Гидравлические расчёты конструктивных элементов сооружений
 Скачать 392.57 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет” (ННГАСУ) Кафедра гидравлики РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА по дисциплине “Механика жидкости и газа” ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЙ Выполнил: Студент 2 курса гр. 306Буланов К.А. (подпись) Проверил: к.т.н., доцентЗонов М.И. (подпись) Нижний Новгород, 2022 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Целью РГР является проектирование насосной установки в системе открытого водоотлива строительного котлована. Общая характеристика этой системы представлена на рис.1  Рисунок 1 – Структурно функциональная схема комплекса водопонижения строительного котлована где: Ф – фильтрационный поток подземных вод, притекающих к котловану с площадью водосбора, определяемый радиусом влияния кривой депрессии. - Поток воды, транспортируемый за пределы радиуса влияния кривой депрессии. I – Строительный котлован; I.1 – водосборный канал, проложенный по дну котлована; II.2 – ЗУМПФ (Приёмно-накопительная ёмкость для текущего аккумулирования потока Ф); II – насосная установка; II.1 – насосный агрегат; II.2 – всасывающий трубопровод; II.3 – нагнетательный трубопровод; III – открытый водоотводящий канал для приёма откачиваемой воды и формирования потока отвода. 1. ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ 1.1. Параметрическое описание открытого водоотлива строительного котлована Взаимосвязь параметров открытого водоотлива, принятые условные обозначения параметров и структурных элементов насосной установки представлены на рисунке 2. Данные о строительных характеристиках котлована, конструкционных характеристик насосной установки, а также о свойствах сходе и расходе перекачиваемой воды, сведены в таблицу 1. Таблица 1 - Численные значения параметров системы открытого водоотлива строительного котлована
 Рисунок 2 – Схема насосной установки с параметрической привязкой к окружающей среде Графические условные обозначения:  Буквенные, условные обозначения параметров:Zземли – отметка поверхности земли на строительной площадке, м; Zк – отметка дна строительного котлована, м; Zmin – отметка минимального уровня воды в ЗУМПФЕ принятая при оптимальном режиме притока-откачки подземных вод, м; Zн – отметка оси насосного агрегата, м; m – коэффициент откоса стенки земляной выемки; lверт – длина вертикального участка всасывающего трубопровода в ЗУМПФЕ, м; l’ – глубина погружения водоприемного сечения всасывающего трубопровода, м; l’’ и l’’’ – длины фрагментов всасывающего трубопровода, м; Lв – общая протяжённость всасывающего трубопровода, м; Lн –длина нагнетательного трубопровода, м;  – геометрическая высота всасывания при первичном выборе местоположения насосного агрегата, м; Qн – подача насосной установки, м3/с;1.2. Расчёт геометрических характеристик насосной установки 1) Определение суммарной длины всасывающего трубопровода:  (1)где:    Подставим значения:     2) Протяжённость нагнетательного трубопровода Lн = 340 м. 3) Определение геометрической высоты всасывания насосного агрегата:  (2) 1.3. Теоретические предпосылки и нормативные ограничения для проектирования насосной установки Насос – гидравлическая машина, предназначенная для преобразования энергии привода в удельную механическую энергию транспортного потока воды. Мощность насоса определяется по требуемым значениям параметра Qн и Hн (Hн – полный напор насоса); Qн = 12 л/с = 43.2 м3/ч = 0.012 м3/с. В рассматриваемое проблемной ситуации принято размещение насосного агрегата на бровке котлована (для этого случая по формуле 2, рассчитано ). Это решение должно быть изменено если не выполняется условие: (3)где:  – допустимая высота всасывания, при которой обеспечивается бескавитационный режим работы насоса, м;  (4)где: pн.п – давление насыщенных паров воды, Па;  – допустимый кавитационный запас, метры (постоянная характеристика насосного агрегата);  – потеря полного напора в всасывающем трубопроводе, м; Vвс/р – расчётная средняя скорость течения воды во всасывающем трубопроводе, м/с;Для монтажа всасывающего и нагнетательного трубопровода, используются стальные водогазопроводные или электросварные трубы, имеющие высокую прочность, что важно при упрощённой временной прокладке трубопровода. В нормативно технических документах содержится документация по ограничению численных значений, скорости движения потока воды во всасывающем (Vвс/доп) и нагнетательном (Vн/доп) трубопроводе в следующих интервалах:  В комбинированной насосной установке следует предусматривать, помимо 1-2 рабочих агрегатов, не менее 1 резервного агрегата. Полнокомплектная установка должна иметь защиту от атмосферных осадков в виде наземного павильона. Конечным пунктом транспортирования воды, удаляемой из котлована, является открытый водоканал (III). 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ  Рисунок 3 – Гидравлическая схема насосной установки Буквенные, условные обозначения параметров: Lвс – суммарная длина всасывающего трубопровода, м; dвн/вс(гост) – стандартный внутренний диаметр всасывающего трубопровода, мм; Lн – длина нагнетательного трубопровода, м; dвн/н(гост) – стандартный внутренний диаметр нагнетательного трубопровода, мм;  – вакуумметрическая высота, вычисленная по значению  ; Hвс – «действующий напор» во всасывающем трубопроводе, м; Hнагн – «действующий напор» в нагнетательном трубопроводе, м; Hн – полный напор насоса;2.1. Расчёт всасывающего трубопровода Для определения параметра выполняем расчёт по нижеприведённым формулам: (5)где: λвс – коэффициент гидравлического трения всасывающего трубопровода, определяемый по формуле:  (6)где: ∆э – эквивалентная шероховатость внутренней поверхности труб; Reвс – число Рейнольдса, рассчитываемая по формуле:  (7)где: v – кинематический коэффициент вязкости, м2/с; Vвс/р – средняя скорость потока воды, рассчитанная с учётом выбранного стандартного внутреннего диаметра всасывающего трубопровода по формуле:  (8)ζ – коэффициент местного сопротивления (для приёмного клапана с сеткой ζк = 10,0(от 5,0 до 10,0); для отводов на всасывающем трубопроводе ζотв = 0,25); dвн/вс – стандартный внутренний диаметр всасывающего трубопровода, м; численное значение этого параметра определяется следующим образом: 1) dвн/вс = рассчитанный внутренний диаметр труб:  (9)(Vвс/доп = 1 м/с),  2) Замена рассчитанного диаметра, на ближайшее большее стандартное значение производящихся по источнику [4]: dвн/вс = 131 мм. Dy – условный проход DN – номинальный диаметр По стандартному внутреннему диаметру из источника [4] вычисляются конкретные значения Dyи DN; Dyи DN= 125 Далее выполняются технические расчёты для определения:     2.2. Расчёт нагнетательного трубопровода Для определения параметра Hнагн используется расчётная формула:  (10)а также формулы (6), (7), (8), (9) и пояснения к ним: (9) dвн/н, (Vн/доп = 2 м/с) Выбор dвн/н, Dy, DN (8) Vн/р Reн (6) λн Подставим значения и выполним технические расчёты:  dвн/н = 93,3 мм,     2.3. Определение полного напора и побор марки центробежного насоса Полный напор насоса определяется по формуле:  (11) Далее по известным значениям параметров Qн и Hн из каталога насосов [источника 5] выбираем работоспособный насосный агрегат (в случае серьезного отличия Qн и Hн от паспортных необходимо подготовить предложение по регулированию параметров насосв) После этого проверяется условие (3) По известным значениям Qн = 43,2 и  из каталога насосов выбирается работоспособный агрегат:КМ 80-65-160б/2-5 (Qн = 50,  , = 4,0).  где: hlвс – потеря напора по длине; hjвс – потеря напора в местных сопротивлениях. Потеря напора по длине hlвс определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:  Потеря напора в местных сопротивлениях hjвс определяется по формуле Вейсбаха:   Проверяем условие (3): 4,0 м ≤ 5,56 м, условие выполняется. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник. – Минск: Современная школа, 2005. 2. Зонов М.И. Теоретико-прикладные основы гидравлики [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос./М.И.Зонов, А.К.Битюрин, Д.С.Золявин. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2016 3.Справочник по гидравлическим расчетам / Под ред. П.Г.Киселева. –М.: Эколит, 2011. 4. ● ГОСТ 3262-75. Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия. ● ГОСТ 28338-89. Соединения трубопроводов и арматура. Проходы условные (размеры номинальные). Ряды. ● Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие. – М.: «Бастет», 2014 5. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. – М.: Стройздат, 1986. Каталог насосов для водо-теплоснабжения и коммунального хозяйства/ Производитель – ООО «ЭНА». 6. ГОСТ 7.32-2017. Отчет о НИР. Структура и правила оформления. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||