Методические указания к КП по ППВ. Методические указания по выполнению курсового проектирования по дисциплине Противопожарное водоснабжение
Скачать 0.91 Mb.
|
3.4. Определение расходов на участках сети Расход на участке – это расход воды между двумя соседними узлами. Вначале определяется диктующий узел, как правило, самый удаленный от ввода или с наибольшим расходом. Намечаются направления движения воды от узла 1 до диктующего узла. Для данного кольца направления два: по часовой стрелке направление 1-2-3-4 и против часовой стрелки направление 1-5-4. Затем предварительно распределяется расход по участкам. Расход диктующего узла делится на две части произвольно. Таким образом, задается расход на двух участках, подводящих воду к диктующему узлу. Прибавляя расход соседнего узла к расходу на участке к диктующему узлу, определяется расход соседнего участка, и так по всем участкам в направлении до ввода – узла 1. Обязательно выполнить проверку. Величина расхода, подходящего к узлу, равна величинам расходов, отходящих от узла. Численные значения расходов на участках указываются на схеме. 3.5. Определение диаметров труб участков сети Диаметры труб участков сети можно определить по формуле , (2.23) где Qуч – расход на участке, м3 с-1; V – скорость движения воды, принимается 2…2,5 мс-1. По рассчитанному диаметру принимается диаметр трубы с условным проходом в мм по приложению 3. Для наружной сети принимают диаметры труб 100 мм и более, п. 8.46 СНиП 2.04.02-84*. 3.6. Определение средней скорости движения воды на участках сети По результатам принятых диаметров труб на участках определить средние скорости движения воды на участках водопроводной сети по формуле , (2.24) где dр– расчетный внутренний диаметр участка, берется из приложения 3 (методических указаний). 3.7. Определение потерь напора на участках сети Расчет потерь напора производится для труб указанных в варианте. Потери напора можно определить одним из двух способов. Первый способ. , (2.25) где i – гидравлический уклон, т.е. потери напора на единицу длины трубопровода i= ( dpV2 2g, (2.26) где - коэффициент гидравлического трения = А1 (А0 + С /V)m/ dpm, (2.27) где dp - расчетный внутренний диаметр труб, значения приведены в приложении 3; V– средняя скорость движения воды, определяемая по формуле 2.24; g – ускорение свободного падения, 9,8 м с-2. Значение показателя степени m и коэффициентов А0, А1 и С для стальных, чугунных, железобетонных, пластмассовых (полиэтиленовых) труб приведены в приложении 4. Второй способ. hуч = AlучQуч2, (2.28) где lуч – длина участка, м; Qуч – расход воды на участке, м3 с-1; А – удельное сопротивление водопроводной трубы, взять из приложения 3. 3.8. Увязка кольцевой водопроводной сети Увязка водопроводной сети проводится методом Лобачева-Кросса. Движение воды от ввода до диктующего узла в направлении по часовой стрелке условно принято положительным, а против часовой стрелки – отрицательным. Нужно найти разность суммы потерь напора на участках по часовой стрелке (направление 1) и суммы потерь напора на участках против часовой стрелки (направление 2). , (2.29) где n– количество участков в полукольце. Величина h называется невязкой. Допустимая величина невязки hдоп 1 м. При h hдоп производят увязку сети. Если сумма положительных потерь напора больше отрицательных на величину более hдоп, то перегружены участки, по которым идет расход по часовой стрелке, и недогружены – против часовой стрелки. Значит, чтобы уменьшить величину h, необходимо расходы на участках с положительными потерями напора уменьшить, а на участках с отрицательными потерями напора увеличить на величину поправочного расхода. Если сумма условно отрицательных потерь напора больше суммы положительных потерь напора, то, наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора увеличить, а с условно отрицательными уменьшить на величину поправочного расхода q: (2.30) где hi – потери напора на участке, м; qi – расход воды по участку л с-1; n – количество участков в кольце. Если сеть состоит из нескольких колец, то необходимо добиваться hдоп < 1 м для каждого кольца. Для каждого кольца получается своя величина q. Для общего участка двух колец поправочный расход определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца. Зная q находят новую величину расхода q1 = q q и производят первое исправление; определяют потери напора на участках и т.д. аналогично ранее изложенному. Проверяется условие h < hдоп. Если невязка окажется снова больше допустимой, то делают второе, третье и т.д. исправлений, пока не будет выполнено условие h < hдоп. Результаты гидравлического расчета необходимо свести в таблицу 2.2. Таблица 2.2. – Увязка сети при хозяйственно-производственно-противопожарном водоснабжении
Продолжение таблицы 2.2
Примечание: для каждого кольца приводятся цифровые величины h; . Увязку кольцевых водопроводных сетей можно произвести на ЭВМ. При этом программа должна быть приложена к пояснительной записке. 3.9. Определение средних потерь напора водопроводной сети Вода от узла 1 к диктующему узлу пойдет по двум направлениям; первое по часовой стрелке, второе против часовой стрелки. Средние потери напора сети определить по формуле (2.31) где - сумма потерь напора на участках n направления 1; - сумма потерь напора на участках n направления 2. Величины потерь напора на участках взять из таблицы 2.2 по результатам последнего исправления. Найденные окончательные значения величин гидравлического расчета нанести на расчетную схему сети, как показано на рисунке 2.3. 3.10. Определение напора на вводе Напор на вводе (узел 1) определяется по формуле Нвв = 1,2 hC + Нсв + Z, (2.32) где 1,2 – коэффициент, учитывающий местные потери напора; hC – средние потери напора сети, м; Z – разность высот диктующего узла и ввода, принимается Z = 2 м; Нсв – свободный напор у диктующего узла, т.е. у пожарной колонки, установленной на гидрант. Для водопровода низкого давления Нсв = 10 м, п. 2.30 СНиП 2.04.02-84*. Для водопровода высокого давления Нсв должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания, п. 2.30 СНиП 2.04.02-84*. От сети водопровода высокого давления пожаротушение осуществляется непосредственно от колонки без пожарных автомобилей. Для расчета рекомендуется принять прорезиненные пожарные рукава диаметром dp = 77 мм, длиной линии lр = 120 м и стволы с насадками диаметром dнас = 19 мм и расходом qн = 5 л с-1. Произвести расчет Нсв по формуле Нсв = hp + Hнас + Zзд , (2.33) где hp – потери напора в рукавной линии, состоящей из n = 120/20 = 6 рукавов, сопротивление одного рукава Sp = 0,015, приложение 5. h = n Sp qн2; (2.24) где Hнас – напор у насадка в мм, сопротивление Sн = 0,634, приложение 6. Hнас = Sн qн2; (2.25) Zзд – высота здания, м, можно принять равной высоте помещения для одноэтажного здания. 4. Определение режима работы насосной станции второго подъема Выбор режима работы насосной станции второго подъема (НС-II) определяется графиком водопотребления. В те часы, когда подача НС-II больше водопотребления промышленного предприятия, избыток воды поступает в бак водонапорной башни. Для обеспечения минимальной емкости бака график подачи воды насосами стремятся максимально приблизить к графику водопотребления. Однако частое включение и выключение насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и отрицательно сказывается на электрической аппаратуре управления насосными агрегатами. Установка большой группы насосов с малой подачей приводит к увеличению площади НС-II и КПД насосов с меньшей подачей ниже, чем КПД насосов с большей подачей. Поэтому обычно принимают двух или трехступенчатый режим работы НС-II. При любом режиме работы НС-II подача насосов должна обеспечить полностью (100%) потребление воды поселком и промышленным предприятием. Для определения режима работы НС-II можно воспользоваться примером данных методических указаний. 5. Гидравлический расчет водоводов 5.1. Определение диаметра труб водоводов Методика определения диаметра труб водоводов dвод такая же, как и диаметров труб сети, изложенная в главе 3. Расчетная формула , (2.26) где , так как водоводы проложены в две линии. 5.2. Определение потерь напора в водоводах Методика определения потерь напора в водоводах hвод такая же, как и на участках сети. Следует учесть, как и при расчете диаметра труб водоводов, что , т. к. водоводы проложены в две линии. 6. Расчет водонапорной башни Водонапорная башня предназначается для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети. Определение высоты водонапорной башни. Высота водонапорной башни определяется из условия, чтобы в часы максимального водопотребления был обеспечен требуемый свободный напор Нсв в наиболее удаленной и невыгодно расположенной точке водопроводной сети. Согласно п. 2.26 СНиП 2.04.02-84* минимальный свободный напор в сети водопровода населенного пункта при максимальном водопотреблении на вводе в здание над поверхностью земли должен приниматься при одноэтажной застройке не менее 10 м, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. Тогда Нсв = 10 + 4 (n– 1), (2.27) где n – число этажей. Высота водонапорной башни определяется по формуле , (2.28) где 1,05 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях (задвижки, колена, тройники и т.п.); hc – потери напора в сети, м; (Zд.т. – Zв.б.) – разность геодезических отметок диктующей точки и места установки водонапорной башни. Определение емкости бака водонапорной башни. Емкость бака водонапорной башни должна быть равна (п. 9.1 СНиП 2.04.02-84*): Wб = Wрег + Wн.з., (2.29) где Wрег–регулирующая емкость бака, м3; Wн.з.–объем неприкосновенного запаса воды, величина которого определяется из выражения: Wн.з. = , (2.30) где - запас воды, необходимый на 10-минутное пожаротушение (п. 9.5 СНиП 2.04.02-84*) одного наружного и одного внутреннего пожара по наибольшего расходу при общей водонапорной башне для населенного пункта и промышленного предприятия; - запас воды, определяемый по максимальному расходу на хозяйственно-питьевые и производственные нужды при условии 10-минутного тушения пожара. Регулирующая емкость бака определяется на основе анализа работы насосной станции II подъема по выбранному режиму в процентах (см. пример) и суммарного расхода из водопроводной сети (см. пример) за сутки. Принципиальная схема водонапорной башни и ее оборудования показана на рисунке 13.24 (Кошмаров Ю.А., 1985 г.). При выполнении курсовой работы необходимо привести эту схему, проставить полученные в результате расчетов размеры ствола и бака водонапорной башни, указать уровень неприкосновенного запаса, пояснить назначение оборудования и предложить способ сохранения НЗ. 7. Расчет резервуаров чистой воды Резервуары чистой воды (РЧВ) выполняют роль регулирующих и запасных емкостей. Общая вместимость РЧВ определяется по формуле Wрчв = Wрег + Wн.з., м3, (2.31) где Wрег – регулирующий объем воды, м3, Wн.з. – неприкосновенный запас воды, м3. Регулирующий объем резервуаров чистой воды может быть определен на основе анализа режимов работы насосных станций I и II подъемов. Если насосные станции I и П подъемов работают в одном режиме (равномерный режим) то Wрег = 0. Если же насосные станции работают в различных режимах, то, согласно п. 9.2 СНиП 2.04.02-84* по формуле , (2.32) где Qсут.max. – расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут; КН – отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкости к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления; КЧ – коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости, определяемый как отношение максимального часового расхода к среднему в сутки максимального водопотребления. Неприкосновенный запас воды согласно п. 9.4 СНиП 2.04.02-84*,определяется, как сумма запаса для пожаротушения из гидрантов и внутренних пожарных кранов в соответствии с требованиями пп. 2.12-2.17, 2.20, 2.22-2.24; специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и других, не имеющих собственных резервуаров), согласно пп. 2.18 и 2.19 и неприкосновенного запаса воды максимальных хозяйственно-питьевых нужд на весь период пожаротушения с учетом требований п. 2.21. Таким образом, Wн.з. = Wпож + Wхоз = Wнар + Wвн + Wуст + Wхоз, (2.33) При этом: Wнар = Qнар · 3600, (2.34) Wвн = Qвн · 3600, (2.35) Wхоз = Qхоз.пр. · 3600, (2.36) Wуст = Qуст · уст 3600. (2.37) где - продолжительность тушения пожара, принимается 3 ч; для зданий I и II степени огнестойкости с производствами категорий Г и Д – 2 ч п. 2.24 СНиП 2.04.02-84*). Так как в курсовой работе по заданию отсутствуют автоматические установки пожаротушения, то Wуст = 0. Расходы воды на наружное, внутреннее пожаротушение и на хозяйственно-производственные нужды определены в п. 2.3; Согласно п. 9.21 СНиП 2.04.02-84* общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни пожарного объема должны быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50% пожарного объема, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара. По приложению 7 принять 2 резервуара с учетом номера типового проекта, емкости и габаритных размеров. 8. Подбор насосов для насосной станции второго подъема 8.1. Подбор хозяйственных насосов Хозяйственные насосы подбираются по заданным значениям расхода на хозяйственно-производственные нужды Qхоз.нас = Qх-пр и напора Нхоз.нас. По приложениям 8 или 9 подобрать марку насоса, обеспечивающего заданные расход и напор. 8.2. Подбор пожарных насосов 8.2.1. Подбор дополнительных (пожарных) насосов на насосной станции низкого давления На насосной станции низкого давления специально пожарные насосы не предусматриваются. Предусматриваются дополнительные к хозяйственным насосы, которые по сути выполняют роль пожарных насосов, так как могут включаться при пожаре и обеспечивать подачу расчетного пожарного расхода Qдоп..нас = Q и напор Ндоп..нас. Напор насосов при работе во время пожара определяется по формуле Ндоп.нас = 1,2hвод + Нвв + Z, (2.38) где hвод – потери напора в водоводах, определены в главе 5; Нвв – напор на вводе (узел 1), определен в главе 3 п. 10 настоящих методических указаний для водопровода низкого давления; Z – разность отметок высот ввода и насосной станции, принимается Z = 3,0 м. Если по расчету напор дополнительного (пожарного) насоса окажется меньше напора хозяйственного насоса, то принимается для дополнительного насоса напор хозяйственного насоса. По приложениям 8 или 9 подобрать марку насоса, обеспечивающего требуемую подачу Qдоп..нас и требуемый напор Ндоп..нас. Схема насосной станции низкого давления показана на рисунке 2.4. Рисунок 2.4. Схема насосной станции второго подъема низкого давления: 1 – хозяйственный насос; 2 – дополнительный насос; 3 – резервные насосы 8.2.2. Подбор пожарных насосов на насосной станции высокого давления На насосных станциях высокого давления предусматриваются специально пожарные насосы, которые включаются при пожаре и обеспечивают общую подачу на хозяйственно-производственно-противопожарные нужды Qпож..нас = Qобщ (определено в главе 2) и пожарный напор Нпож..нас. При работе пожарных насосов хозяйственные насосы отключаются. Напор пожарных насосов определяется по формуле Нпож.нас = 1,2hвод + Нвв + Z, (2.39) где hвод – потери напора в водоводах, определены в главе 5; Нвв – напор на вводе (узел 1), определен в главе 3 п. 10 для водопровода высокого давления; Z – разность отметок высот ввода и насосной станции, принимается Z = 3,0 м. По приложениям 8 или 9 подобрать марку насоса, обеспечивающего требуемую подачу Qпож..нас и требуемый напор Нпож..нас. Схема насосной станции высокого давления показана на рисунке 2.5. Рисунок 2.5. Схема насосной станции второго подъема высокого давления: 1 – хозяйственный насос; 2 – резервные насосы хозяйственные; 3 – специальный противопожарный насос; 4 – резервный противопожарный насос 9. Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети производственного здания 9.1. Определение нормативного расхода и числа пожарных струй Минимальный расход воды и число струй для помещений высотой до 6 м определить по таблице 2 СНиП 2.04.01-85*, приложение 10. При высоте помещения 6 м и более расход воды определить по таблице 3 СНиП 2.04.01-85*, приложение 11, но не менее минимальной величины. При определении числа пожарных струй необходимо внимательно ознакомиться с п.п. 6.1*-6.6*. Настоящие пункты предъявляют требования к общественным и производственным зданиям высотой более 50 м, а также необходимость увеличения числа струй в производственных зданиях в которых применяются элементы каркаса из незащищенных стальных конструкций и наличие утеплителя из горючих материалов. 9.2. Определение требуемого радиуса компактной части струи при угле наклона радиуса = 60 , (2.40) где 1,35 – высота расположения пожарного крана (ПК) и ствола от пола, п. 6.13 СНиП 2.04.01-85*; Т – высота помещения, м. При высоте помещения менее 6 м радиус компактной струи принимается RК = 6 м, п. 6.8 СНиП 2.04.01-85* и напор НПК = 10 м. При высоте помещения 6 м и более RК и НПК определяется по таблице 3 СНиП 2.04.01-85*, приложение 11 Согласно п. 6.8 примечания 2 для получения пожарных струй с расходом воды до 4 л с-1 следует применять пожарные краны и рукава диаметром 50 мм, для получения пожарных струй более 4 л с-1 – диаметром 65 мм. 9.3. Определение расстояния между пожарными кранами , (2.41) где К – коэффициент, учитывающий орошаемость помещения струями. При одной струе К = 2, при 2-х – К = 1. При двух и более расчетных струй каждая точка помещения должна орошаться двумя струями; В ширина помещения, м; lр длина рукава; принять, согласно п. 6.14 СНиП 2.04.01-85* 10, 15 или 20 м; при ширине помещения менее 20 м длину рукава можно принять 10 м. 9.4. Определение радиуса действия пожарного крана RПК = RК.ПР + lр, (2.42) где RК.ПР – длина проекции компактной части струи, принимается RК.ПР = RК / 2. RПК = . (2.43) Определение радиуса действия пожарного крана показано на рисунке 2.6. 9.5. Определение количества пожарных кранов По найденным LПК и RПК определить количество пожарных кранов, пронумеровать и разместить на внутренней водопроводной сети в масштабе с учетом орошения каждой точки помещения расчетным количеством струй. Условное обозначение ПК ГОСТ 2.785-70 Пример размещения ПК показан на рисунке 2.7. Так как трубопроводы внутри помещений прокладываются в непосредственной близости к стенам или скрыто в плоскости стены, то длину кольцевой внутренней водопроводной сети можно принять равной длине периметра помещения или здания Lс.вн = 2 (lдл.зд + lш.зд), (2.44) По найденному RПК выполнить схему орошения помещения расчетным числом струй от пожарных кранов в определенном масштабе, как показано на примере рисунке 2.7, с указанием численных величин lдл.зд, lш.зд , RПК и LПК . При сложной планировке помещений и из экономической целесообразности количество пожарных кранов nПК определяется графически по RПК из расчета орошения каждой точки помещения расчетным числом струй. Если при расчете определено 12 и более пожарных кранов, то согласно п. 9.1 СНиП 2.04.01-85*, следует предусматривать два ввода, которые в соответствии с п. 9.2 СНиП 2.04.01-85*, должны быть присоединены к различным участкам наружной кольцевой сети. Пример присоединения ввода 2 показан на рисунке 2.7. Рисунок 2.6. Определение радиуса действия пожарного крана lр – длина пожарного рукава, м; RК – радиус действия компактной части струи, м; RК.ПР – длина проекции компактной части струи, м; 1,35 – высота расположения пожарного ствола (пожарного крана), м; Т – высота помещения, м; - угол наклона радиуса действия струи. Рисунок 2.7. Схема орошения помещения пожарными кранами 9.6.Определеие узловых расходов Определяются наиболее удаленные по высоте и расстоянию расчетные пожарные краны в количестве по расчетному числу струй. Расход одного пожарного крана qпк равен расходу одной струи. Расход на хозяйственно-производственные нужды сосредоточить в двух узлах и принять равным для каждого узла половине расхода, т.е. qх-пр = 0,5Qх-пр. Размещение узлов принять на сети на расстоянии половины ширины здания. Ввод размещен на половине длины здания. Составить в принятом масштабе аксонометрическую схему, показанную на примере (см. рисунок 2.8). Номера пожарных кранов, номера узлов, узловые расходы и длины участков нанести на схему. Примечание: согласно п. 7.4. СНиП 2.04.01-85* гидравлический расчет водопроводных сетей, питаемый несколькими вводами (для примера рисунок 2.7 – два ввода), следует производить с учетом выключения одного из них, при этом каждый ввод должен быть рассчитан на 100%-ый расход воды. Принять диктующую точку (Д.Т), т.е. пожарный кран, наиболее удаленной от ввода. 9.7. Определение расходов на участках сети Расходы на участках сети определить по аналогии гидравлического расчета наружной сети. qпк qпк ПК-12 ПК-13 l1-2; d1-2; q1-2; ZПК l3-4; d3-4; q3-4; V1-2; h1-2 2 3 V3-4; h3-4 l2-3; d2-3; q2-3; 4 1 qх-пр V2-3; h2-3 qх-пр l0-1; d0-1; q0-1; 0 l4-0; d4-0; q4-0; V0-1; h0-1 V4-0; h4-0 0,5 длины здания Ввод l, м; d, мм; q, лс-1; ключ V, мс-1; h, м; Рисунок 2.8. Расчетная схема внутренней водопроводной сети 9.8. Определение диаметров труб участков, стояков и ввода Используется формула , (2.45) где Q – расход соответственно участка, стояка или ввода, причем расход ввода составляет (); V – скорость движения воды, принимается не более 3 м с-1, п. 7.6 СНиП 2.04.01-85*. По рассчитанному диаметру принимается диаметр трубы с условным проходом в мм по приложению 8. Для внутренней сети принимают диаметры труб не менее 50 мм, при расходе 4 лс-1 и более принимают диаметр труб 65 мм и более. 9.9. Определение средней скорости движения воды на участках сети Скорость движения воды определить по аналогии гидравлического расчета наружной сети (глава 3 п. 6.). 9.10. Определение потерь напора на участках сети Потери напора определить по аналогии гидравлического расчета наружной сети (глава 3 п. 7.). 9.11. Увязка кольцевой магистральной сети Увязку сети произвести по аналогии гидравлического расчета наружной сети (глава 3 п. 8.). Результаты вычислений свести в таблицу подобную таблице 2.2. 9.12. Определение средних потерь напора в водопроводной сети Средние потери напора hс определить по аналогии гидравлического расчета наружной сети (глава 3 п. 9.). Величины потерь напора на участках взять из таблицы 2.2 по результатам последнего исправления. Найденные окончательные значения величин гидравлического расчета нанести на расчетную схему водопроводной сети, как показано на рисунке 2.8. 9.13. Определение потерь напора в пожарном стояке hст = Аlстq2пк, (2.46) где lст – длина стояка, м. Так как в задании не дается этажность здания, то принимается, что lст = Zпк = 1,35 м; qпк – расход одного пожарного крана. 9.14. Определение потерь напора на вводе hвв = Аlвв(Qх-пр + Q)2, (2.47) где lвв – длина ввода трубы в здание от наружной сети, принять равной от наружной сети до здания lдо зд; 9.15. Определение напора на вводе от наружной сети Нвв.нар = 1,2(hс + hст + hвв) + Нпк + Zпк Для приведенного примера на рисунке 2.8 ввод от наружной сети узел 4. Согласно п. 6.7* СНиП 2.04.01-85*, гидростатический напор в системе хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должен превышать 45 м; при расчетном давлении в сети противопожарного водопровода более 0,45 МПа (45 м) необходимо предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода (расчет ведется только по расходу на внутреннее пожаротушение); гидравлический напор в системе раздельного противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного пожарного крана не должен превышать 90 м. Заключение Заключение пояснительной записки курсовой работы должно содержать оценку эффективности наружного и внутреннего пожаротушения, новизны и актуальности принятых решений, практической значимости работы. Список литературных источников Литературные источники следует располагать в порядке появления соответствующих ссылок в тексте курсовой работы и придерживаться оформления, показанного в данных методических указаниях. |