Конспект. Конспект лекции (1). Конспект лекции Тема1
 Скачать 0.59 Mb.
|
1 2 3 Конспект лекции Тема1 Система водоснабжения – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи к потребителям. Системы водоснабжения классифицируют по ряду признаков. По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и пр. По назначению системы водоснабжения (или водопроводы) подразделяют на хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды, на хозяйственные и питьевые нужды населения и работников предприятий; производственные, снабжающие водой технологические цехи; противопожарные, обеспечивающие подачу воды для тушения пожаров. Часто устраивают объединенные системы водоснабжения: хозяйст- венно-противопожарные, производственно-противопожарные или хозяй- ственно-производственно-противопожарные. Так, в городах и поселках обычно устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод. На промышленных предприятиях, как правило, сооружают два раздельных водопровода - производственный и хозяйственно-противопожарный. Объединенный производственно-хозяйственно-противопожарный водопровод устраивают тогда, когда для технологических нужд предприятия требуется небольшое количество воды питьевого качества. На некоторых промышленных предприятиях устраивают специальные противопожарные водопроводы. Системы водоснабжения могут обслуживать как один объект, например город или промышленное предприятие, так и несколько объектов. В последнем случае эти системы называют групповыми. Систему водоснабжения, обслуживающую несколько крупных объектов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, называют районной системой водоснабжения или районным водопроводом. Небольшие системы водоснабжения, обслуживающие одно здание или небольшую группу компактно расположенных зданий из близлежащего источника, называют обычно местными системами водоснабжения. В случаях, когда отдельные части территории имеют значительную разницу в отметках, устраивают зонные системы водоснабжения. При таком рельефе местности насосы должны поддерживать в наружной сети для высоко расположенных участков высокое давление, которое не нужно для низкорасположенных участков (обычно в наружной сети при шести — восьмиэтажной застройке поддерживается давление не более 6 атм). В связи с этим водопроводную сеть разбивают на зоны, для каждой из которых устанавливают напор требуемой величины. Нередко для производственных целей требуется подача воды различного качества и под разными напорами. В этом случае устраиваются две самостоятельные сети или даже несколько сетей. Вода, использованная в технологическом процессе, подается в ка- нализационную сеть и после соответствующей очистки сбрасывается в водоем ниже по течению. На ряде промышленных предприятий (химические, нефтеперераба- тывающие, металлургические заводы, ТЭЦ и пр.) вода применяется для целей охлаждения и почти не загрязняется, а только нагревается. Такую производственную воду, как правило, используют вновь, предварительно охладив ее. Нормой водопотребления называют количество воды, расходуемой на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции. Следует различать нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных местах и на промышленных предприятиях. В населенных пунктах нормы хозяйственно-питьевого водопотребления назначаются по СНиП в зависимости от степени благоустройства жилых районов и климатических условий. Меньшие значения норм водопотребления относятся к районам к районам с теплым климатом. Д крупных городов и курортов принимаются повышенные, специально обоснованные нормы. На промышленных предприятиях вода расходуется рабочими и служащими на хозяйственно-питьевые нужды и для душей. Нормы водопотребления для хозяйственно-питьевых целей на промышленных предприятиях следует принимать согласно СНиП. Количество воды, подаваемой для душей, определяется из условия, что часовой расход воды на одну душевую сетку составляет 500 л (продолжительность пользования душем 45 мин после окончания смены). Количество душевых сеток определяется по проектам внутренних водопроводов, а при их отсутствии в зависимости от количества работающих и вида производства. Нормы потребления воды для производственных нужд. Многие отрасли промышленности (химическая, текстильная, металлургическая и др.) расходуют значительные количества воды. Обычно устанавливают нормы расходования воды на единицу вырабатываемой продукций (1 т металла, 1 т волокна, 1 т хлеба и т. д.). Эти нормы разрабатываются технологами соответствующих производств с учетом принятой технологии. Нормы потребления воды для тушения пожаров. Эти нормы также устанавливают по СНиП. Расчетный расход воды для тушения пожаров в населенных местах определяют по таблице II.3 [1], а на промышленных предприятиях — по таблице II.4 [1]. Для промышленного предприятия определяют расходы воды для тушения пожаров в отдельных зданиях. За расчетный принимают наибольший расход. Водопровод должен быть рассчитан так, чтобы пропускная способность его сооружений была достаточна в течение всего расчетного срока его действия. За расчетный принимают расход в часы максимального водоразбора суток с наибольшим водопотреблением. Расчетный расход хозяйственно-питьевого водопотребления насе- ленного места определяют по формуле сек / л 86400 K qNK q сутс час расч где q— среднесуточная норма водопотребления на одного жителя в л; N — расчетное число жителей; 86 400— число секунд в сутках. Расчетный расход воды на производственные нужды принимается по данным технологов. Контрольные задания для СРС: 1. Как предохранить водонапорные трубы внутренней разводки от конденсата? 2. Критическое значение числа Рейнольдса для воды: 3. Что такое диктующий прибор в расчетной схеме водоснабжения здания? Тема 2 Для выбора системы водопровода необходимо установить: обеспеченность здания напором, потребность в регулирующей емкости. Если гарантийный напор больше или равен требуемому напору для здания, то повысительного насоса при этом не требуется. Ввод водопровода прокладывают под прямым углом к стене здания с наименьшей длиной, в среднюю часть здания или подземную пристройку к зданию, где размешают повысительные насосы. Диаметр ввода определяют расчетом. При устройстве ввода применяют чугунные трубы диаметром 50, 100 мм и более или стальные оцинкованные при диаметре ввода менее 50 мм. Глубину заложения ввода с уклоном от здания принимают с учетом глубины заложения труб городского водопровода и глубины промерзания грунта. Ввод водопровода располагают выше труб канализации на расстоянии в плане не менее 1,5 м друг от друга. К городскому водопроводу ввод присоединяется с применением запорной арматуры, тройника или седёлки. Водомерный узел располагают непосредственно за наружной стеной подвала в помещении с температурой воздуха не ниже +2 о С. Внутреннюю водопроводную сеть проектируют из стальных водо-газопроводных оцинкованных труб с уклоном 0,005 к водомерному узлу. Стояки водопровода располагают в санузлах, кухнях (вблизи мест потребления воды). Трубы целесообразно прокладывать в каналах, бороздах, санитарно- технических кабинах. Водопроводные стояки должны иметь нумерацию. Магистраль водопровода соединяет стояки с водомерным узлом и прокладывается по стенам и колоннам. Поливочные краны (через 60—70 м по периметру здания) для поливки прилегающей территории показывают на плане подвала и на аксонометрической схеме сети, предусматривая опорожнение подводок на зиму. Подводки от стояков к водозаборной арматуре целесообразно прокладывать по стенам на 0,15—0,25 м выше пола. Аксонометрическая схема водопроводной сети и ввода вычерчивается в масштабе поэтажного плана и является расчетной схемой. Если подводки к водоразборным точкам на всех этажах одинаковы, то достаточно их показать только для одного (верхнего) этажа. На остальных этажах показывают ответвления от стояков. Дальний прибор на самом удаленном от ввода стояке является диктующим прибором. Гидравлический расчет водопроводной сети выполняют по участкам расчетного направления от диктующего водоразборного устройства до места присоединения ввода к наружной сети. В пределах расчетного участка расход воды и диаметр трубы не меняются. При выборе диктующего водоразборного устройства следует учитывать величину свободного (рабочего) напора, высоту. Расчетные расходы воды определять по методике СНиП 2.04.01-85*. Весь расчет, как правило представляется в табличной форме. При этом следует учесть, что гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов холодной воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды (q, л/с). В жилых и общественных зданиях, по которым отсутствуют сведения о расходах воды и технических характеристиках санитарно-технических приборов, СНиП допускает принимать 4 приложения 1 аблице т по - , 5 q тогда л/с, 2 0 / 3 0 o h o h o c o tot o q q q с л q Сети объединенного хозяйственно-противопожарного и производственно-противопожарного водопроводов должны быть проверены на пропуск расчетного расхода воды, пожаротушения при наибольшем расходе ее на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, при этом расход воды на пользование душами, мытье полов, поливку территорий не учитывается. Скорость движения воды в трубопроводах при этом не должна превышать 3 м/с, в синклерных и дренчерных системах – 10 м/с. Диаметры трубопроводов водоразборных стояков в секционном узле следует выбирать по расчетному расходу в стояке с коэффициентом 0,7. Потери напора на участках трубопроводов определяются по H=il(1+k l ) Значение k l следует принимать: 0,3 – в сетях хозяйственно-питьевого водопроводов жилых и общественных зданий; 0,2 – в сетях объединенных хозяйственно-противопожарных водоводов и производственных; 0,15 - в сетях объединенных производственных противопожарных водоводов; 0,1 – в сетях противопожарных водоводов. Контрольные вопросы: 1 Глубина заложения водопроводной сети (Н 3 ) в зависимости от глубины промерзания грунта (Н п ): 2 Максимальное давление на которое испытываются системы внутреннего водопровода 3 Отчего зависит коэффициент местных сопротивлений? 4 Основной расчетный параметр инженерных сетей: Тема 3 Особенностью энергии потока жидкости является возможность ее преобразования в механическую энергию и наоборот – преобразование механической энергии в энергию потока жидкости, но необходимо отметить, что преобразование потенциальной энергии и кинетической (скоростного напора) происходят отдельно в каждом виде преобразователей. Механизмы, в которых преобразованию подвергается потенциальная энергия потока жидкости называются объемными гидромашинами (силовые и моментные гидравлические пневмоцилиндры, шестеренные, поршневые, пластинчатые и винтовые машины). Если преобразованию подвергается кинетическая энергия потока жидкости, то механизмы преобразования называются гидродинамическими передачами (центробежные, вихревые насосы, эрлифты, струйные насосы, гидромуфты и гидротрансформаторы). Особенностью объемных машин является то, что процесс всасывания- нагнетания жидкости связан с изменением внутреннего рабочего объема и давления внутри него. При увеличении внутреннего объема в нем возникает разряжение и за счет внешнего атмосферного давления происходит всасывание жидкости, при уменьшении объема жидкость сжимается, давление в ней возрастает и происходит процесс нагнетания жидкости. Наиболее характерным объемным насосом является поршневой, в котором возвратно-поступательное движение поршня создает основу для рабочего процесса. Однако поршневая пара весьма чувствительна к свойствам перекачиваемой жидкости и для воды неприменима. Менее чувствительны к свойствам перекачиваемой жидкости шестеренные, пластинчатые и винтовые насосы, но и в этом случае отрицательное влияние воды на рабочие поверхности и внутренние каналы ограничивает возможность их применения в системах водоснабжения. Для перемешения воды наиболее применимы гидродинамические механизмы. Наиболее простым образцом которых являются водоструйные насосы (гидроэлеваторы). Действие струйных насосов основано на вовлечении и движении частиц транспортируемой жидкости частицами рабочей жидкости, движущейся с большей скоростью. К струйным насосам относятся эжекторы, инжекторы и гидроэлеваторы. В инжекторах в качестве рабочей среды используется водяной пар. Гидроэлеваторы применяют для подъема воды из колодцев, траншей и т. д., а также для транспортирования неоднородных сред в виде пульп. В зависимости от области применения гидроэлеваторы имеют различное конструктивное оформление. Коэффициент полезного действия водоструйных насосов не превышает 0,25—0,3, в связи с чем их используют на небольших установках периодического действия. Наиболее широко в водоснабжении применяют центробежные насосы, характеризующиеся надежностью, относительной конструктивной простотой, удобством в эксплуатации. Центробежные насосы можно классифицировать по напору, числу колес, расположению вала, назначению и пр.: по напору — низконапорные (до 2 МПа), средненапорные (0,2-0,6 МПа) и высоконапорные (более 0,6 Мпа); по способу отвода воды из рабочего колеса в напорный трубопровод — спиральные и турбинные; по расположению вала — горизонтальные и вертикальные; по характеру перекачиваемой жидкости — водопроводные, канализационные, кислотные, песковые, грязевые и др. Основной рабочий орган центробежного насоса – рабочее колесо с лопатками, расположенное внутри корпуса на валу. Лопатки рабочего колеса изогнуты в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Корпус насоса соединен со всасывающим и нагнетательным трубопроводами. Перед пуском насоса в работу корпус его и всасывающий трубопровод заполняют жидкостью. При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в корпусе между лопатками, под действием центробежной силы отжимается к периферии, переходит в спиральную камеру и затем в напорный трубопровод. В центре насоса перед входом в рабочее колесо возникает пониженное давление, и жидкость под действием атмосферного давления поступает из всасывающего трубопровода в насос. Высота всасывания и напор, развиваемый насосом. Для обеспечения нормальной работы центробежных насосов необходимо, чтобы разрежение в их патрубке не превышало определенной допустимой вакуумметрической высоты всасывания, которая зависит от особенностей их конструкции, частоты вращения рабочего колеса и др. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания приводится в каталогах, обычно она не превышает 8,5м. Различают геометрическую высоту всасывания и вакуумметрическую высоту всасывания. Геометрическая высота всасывания определяется как разность отметок оси колеса и уровня воды в источнике. Вакуумметрическая высота всасывания представляет собой сумму геометрической высоты всасывания, потерь напора во всасывающем трубопроводе и скоростного напора на входе в насос. Она не должна превышать допустимую вакуумметрическую высоту всасывания для насоса данного типа. Полный напор Н, создаваемый центробежным насосом складывается из геометрической высоты всасывания Н г.в. , геометрической высоты нагнетания Н г.н. , потерь напора во всасывающем трубопроводе h нв , потерь напора в напорном трубопроводе h п.н. и разности скоростного напора на входе и выходе из насоса. Вихревые насосы благодаря парному кольцевому вихревому движению жидкости под действием лопастей рабочего колеса внутри корпуса в состоянии развивать напор в 2-4 раза больший, чем напор центробежных насосов при одном и том же диаметре колеса. Это позволяет существенно уменьшить габариты и массу насоса. Серийно выпускаемые насосы имеют подачу 1-40 м 3 /ч при напорах 15-90 м. Достоинством вихревых насосов является их самовсасывающая способность, исключающая необходимость заливки перекачиваемой жидкостью корпуса и всасывающей линии перед пуском; недостаток их – невысокий КПД, равный 0,25-0,5 Современные насосные станции систем водоснабжения обычно оснащаются центробежными насосами, позволяющими создать большее давление в сети. В качестве контрольно-распределительной аппаратуры применяются предохранительные и обратные клапана, вентили, задвижки, воздушные колпаки (для предохранения от гидроудара), манометры и счетчики воды. В насосной станции всегда должна быть предусмотрена резервная группа насосов включающихся в аварийном режиме. Необходимый расход воды в насосной станции должен обеспечиваться несколькими насосами, что позволяет регулировать подачу воды в часы максимального водопотребления. Соединение насосов в насосной группе может быть параллельным и последовательным. В первом случае повышается суммарный расход, во втором случае рабочий напор. Контрольные вопросы 1 Как определяется величина давления развиваемого центробежным насосом 2 Способ устранения распространения шума от насоса по трубопроводам: 3 Какие насосы находят наибольшее применение в инженерных сетях? 4 Какая принципиальная схема насоса позволяет получить максимальный КПД по расходу Тема 4 Вода, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства называется сточной жидкостью (стоками) и является объектом водоотведения. В зависимости от происхождения стоки подразделяются на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные. Состав бытовых сточных вод более или менее однообразен. Он характеризуется содержанием, в основном, органических загрязнений в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. Концентрация загрязнений зависит от степени разбавления их водопроводной водой, т.е. от нормы водопотребления. Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования ее в производстве. Производственные сточные воды делятся на загрязненные и условно чистые. Состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод весьма разнообразны, так как они зависят от характера производства, выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса. Некоторые производства дают несколько видов сточных вод с различ- ным составом и концентрацией загрязнений. Загрязненные производ- ственные сточные воды могут быть подразделены на содержащие в основном органические загрязнения и содержащие в основном минеральные загрязнения. Условно чистые воды, содержащие весьма малое количество загрязнений, можно спускать в водоем без очистки. Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снегов и делятся соответственно на дождевые и талые. Отвод и обезвреживание атмосферных сточных вод также входят в задачу канализации. Атмосферные сточные воды содержат преимущественно минеральные загрязнения и в меньшем количестве органические загрязнения. Атмосферные сточные воды, образующиеся на территориях промышленных предприятий, содержат отходы и отбросы соответствующих производств. Для атмосферных сточных вод характерна большая неравномерность поступления в канализацию. В сухую погоду они совсем отсутствуют, а в период сильных ливней их количество бывает весьма значительным. Секундные расходы атмосферных сточных вод могут в 50—150 раз превышать расходы бытовых вод от той же площади застройки города или другого населенного места. Поддержание санитарного благополучия городов и других населенных мест, а также промышленных предприятий возможно только при своевременном удалении с занимаемой ими территории сточных вод с последующей их очисткой и обеззараживанием. Канализация представляет собой комплекс инженерных сооружений и мероприятий, предназначенных для следующих целей: а) приема сточных вод в местах их образования и транспортирования их к очистным сооружениям; б) очистки и обеззараживания сточных вод; в) утилизации полезных веществ, содержащихся в сточных водах и их осадке; г) выпуска очищенных вод в водоем. Условия места выпуска очищенных стоков в водные объекты необходимо согласовывать с органами по регулированию использования и охране вод и местными органами управления. Санитарно-защитные зоны от канализационных сооружений до границ зданий жилой застройки, участков общественных зданий и предприятий пищевой промышленности, с учетом их перспективного расширения, следует принимать строго по СНиПу. Особенностью систем водоотведения является их самотечность на основных участках и необходимость вентиляции трубопроводов и коллекторов. Самотечность достигается укладкой труб с уклоном большим гидравлическому уклону (сопротивлению на трение), и регламентируется СНиПом в зависимости от расхода и трубопроводов. Вентиляция достигается путем неполного заполнения труб, установкой вентиляционных стояков на стояках канализации, специальными вытяжными устройствами во входных камерах дюкеров, смотровых и переходных колодцев. Для естественной вытяжной вентиляции наружных сетей, отводящих стоки необходимо предусматривать стояки диаметром 300 мм и высотой не менее 5м через 250 м трубопровода. Гидравлический расчет канализационных самотечных трубопроводов (лотков, каналов) производится на расчетный максимальный секундный расход сточных вод по таблицам и графикам СНиПа, составленными на основании формулы Шези. Наименьшие диаметры труб самотечных сетей: для уличной сети – 200 мм, для внутриквартальной – 200 мм. Во избежание заиливания канализационных сетей расчетные скорости движения сточных вод следует принимать в зависимости от степени наполнения труб и каналов и крупность взвешенных веществ, содержащихся в сточных водах в соответствии с СНиП 2.04.03-85. Расчет системы внутреннего водоотведения зданий производится на основе СНиП 2.04.01-85* в зависимости от назначения здания и предъявляемых требований к сбору стоков. Расчет внутренних канализационных трубопроводов следует производить, назначая скорость движения V м/с и наполнение H/d таким образом, чтобы было выполнено условие V/ H/d к; к=0,5 для трубопроводов из пластмассовых, полиметаллических труб, к = 0,6 – для труб из других материалов. При этом скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопроводов не менее 0,3. В том случае, когда выполнение данного условия не представляется возможным из-за недостаточной величины расходов стоков, безрасчетные участки трубопроводов диаметром 40-50мм следует прокладывать с уклоном 0,03, а диаметром 85 и 100 мм с уклоном 0,02. Наибольший уклон трубопроводов не доложен превышать 0,15 (за исключением ответвлений от приборов длиной до 1,5м). Размеры и уклоны лотков следует принимать из условия обеспечения самоочищающей скорости стоков, наполнения лотков не более 0,8 их высоты, ширину лотков не менее 0,2м; при высоте лотка свыше 0,5м, ширина его должна быть не менее 0,7м. Контрольные вопросы 1 Санитарно-защитная зона для сливных станций, м: 2 Число вторичных отстойников на очистном сооружении: 3 Диаметр горловины канализационных колодцев: 1 2 |