Курсовая работа ППВ. ппв морозкин. Расчет и проектирование системы водоснабжения населенного пункта и промышленного предприятия

• Название: Расчет и проектирование системы водоснабжения населенного пункта и промышленного предприятия
• Анкор: Курсовая работа ППВ
• Дата: 13.11.2021
• Размер: 0.73 Mb.
• Имя файла: ппв морозкин.docx
• Тип: Курсовой проект; #271239
• страница: 5 из 5

6.2. Определение емкости бака водонапорной башни

Емкость бака ВБ равна (п. 9.1 СНиП 2.04.02-84):

W_Б = W_рег + W_нз

где W_рег – регулирующая емкость бака;

W_нз – объем неприкосновенного запаса воды, величина которого определяется в соответствии с п. 9.5 СНиП 2.04.02-84 из выражения:

W_нз = W^{10 мин} _нз.пож + W^{10 мин} _нз.х-п

где W^{10 мин} _нз.пож – запас воды, необходимый на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара;

W^{10 мин} _нз.х-п – запас воды на 10 минут, определенный по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Регулирующий объем воды в емкостях (резервуарах, баках) ВБ должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле, приведенной в п. 9.2 СНиП 2.04.02-84.

В данном случае определен график водопотребления и предложен режим работы НС-II, для которого регулирующая емкость бака ВБ составила К = 5% от суточного расхода воды в поселке (см. таблицу 4.1).

W_рег = (КQ^общ _сут)/100

где Q^общ _сут = 8817,98 м³/сут

W_рег = (8,28 · 8817,98)/100 = 730,13 м³

Так как наибольший расчетный расход волы требуется на тушение одного пожара на предприятии, то:

W^{10 мин} _нз.пож = (Q^пр _пож ·10·60)/1000

W^{10 мин} _нз.пож = (40 ·10·60)/1000 = 24 м³

W^{10 мин} _нз.х-п = (Q_пос.пр·10)/60

Согласно таблице 4.1

W^{10 мин} _нз.х-п = (587,39·10)/60 = 97,9 м³

Таким образом:

W_нз = 24 + 97,9 = 121,9 м³

W_Б = 730,13 + 121,9 = 852,03 м³

По приложению 3 принимаем типовую водонапорную башню с высотой 40 м с баком емкостью W_Б = 900 м³.

Зная емкость бака, определим его диаметр и высоту.

Д_Б = 1,24 Д_Б = 1,5 Н_Б

Д_Б = 1,24 · = 11,97 м Н_Б = 11,97/1,5 = 7,98 м

Принципиальная схема ВБ и ее оборудования показана на рис.6



Подача воды в бак 1 из водопроводной сети 2 и поступление регулирующего запаса воды из бака в сеть осуществляется по подающе-разводящему трубопроводу 3 с электрозадвижкой 5, которая открывается при пуске пожарного насоса. С помощью обратного клапана 6 и электрозадвижки 7, которая в обычное время открыта, происходит отключение ВБ от сети. В противном случае часть воды в водопроводой сети при пожаре может оказаться меньше расчетного.

Водонапорная башня оборудуется переливными 8 и грязевыми 9 трубопроводами. Для подачи воды к месту пожара передвижным пожарным насосом из колодца открывают задвижку 12 с помощью вентиля 10 и муфты 11.

На представленной схеме (рис. 6) видно, что расположение приемных патрубков хозяйственных и пожарных трубопроводов 4 и 3 на различных уровнях позволяет сохранять неприкосновенный запас воды. Иногда для этой цели ВБ оборудуют автоматическими устройствами (электродное реле уровня), передающими показания об уровне воды в баке на насосную станцию или диспетчерский пункт. Однако их эксплуатация связана с определенными трудностями и возможна лишь при определенных климатических условиях.

7. Расчет резервуаров чистой воды

Резервуар чистой воды предназначен для регулирования неравномерности работы насосных станций I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения.

W_рч. = W_рег + W_нз

Регулирующая емкость резервуара чистой воды (РЧВ) может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъема.

Режим работы НС-I обычно принимается равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-I и сооружений для очистки воды.

При этом НС-I также как и НС-II, должна подать все 100% суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24=4,167% от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-II приведен в разделе 4.

Для определения W_рег воспользуемся графическим способом. Для этого совместим графики совместной работы НС-I и НС-II (рис 7.1).


Подача НС в % от сут. расх.


Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади «а» или равновеликой ей сумме площадей «б».

W_рег = (5 – 4,167) · 16 = 13,3%

W_рег = (4,167 – 2,5) · 5 + (4,167– 2,5) · 3 = 13,3%.

Суточный расход воды составляет 8817,98 м³ и регулирующий объем резервуара будет равен:

W_рег = 8817,98·72,5/100 = 1172,79 м³

Неприкосновенный запас воды W_н.з. в соответствии с п.9.4 СНиП 2.04.02-84 определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (п.п. 2.12-2.17,2.20,2.22-2.24 СНиП 2.04.02-84 и п.п. 6.1-6.4 СНиП 2.04.01-85), а также из специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и других аппаратов, не имеющих собственных резервуаров), согласно п.п. 2.18 и 2.19 СНиП 2.04.02-84 и обеспечения максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения с учетом требований п. 2.21.

W_нз = W_нз.пож + W_нз.х-п

При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения I и II категории по степени обеспеченности подачи воды, т.е.

W_нз = (W_нз.пож + W_нз.х-п) – W_НС-I

W_нз.пож = Q_{пож.рас}·τ_Т·3600/1000.

где τ_Т = 3 ч – расчетная продолжительность тушения пожара (п.2.24 СНиП 2.04.02-84).

W_нз.пож = 72,5·3·3600/1000 = 783 м³

При определении Q_пос.пр не учитывается расходы на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии, а также расход воды на поливку растений в теплицах, то есть если расходы воды попали в час максимального водопотребления, то их следует вычесть из общего расхода воды (п. 2.21 СНиП 2.04.02-84). Если при этом Q^’_пос.пр окажется ниже, чем водопотребление в какой-либо другой час, когда душ не работает, то максимальный расход воды для другого часа следует принимать в соответствии с графой 10 таблицы 2.1.

Q^’_пос.пр.= 587,39 м³/ч

W_н.з.х-п = Q^’_пос.пр.·τ_Т = 587,39·3 = 1762,17 м³

Во время тушения пожара насосы НС-I работают и подают в час 4,167% суточного расхода, а за время τ_Т будет подано:

W_НС-I = Q^об_сут ·4,167·τ_Т /100

W_НС-I = 8817,98 ·4,167·3 /100 = 1102,34 м³

Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен

W_н.з = (783 + 1762,17) – 1102,34 = 1442,83 м³.

Полный объем резервуаров чистой воды:

W_рчв = 1172,79 + 1442,83 = 2615,62 м³

Согласно п.9.21 СНиП 2.04.02-84 общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни НЗ должны быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в оставшемся должно храниться не менее 50% НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечить возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.

Принимаем два типовых резервуара объемом 1400 м³ (приложение 4 [3], проект № 901-4-65.83).

Длина, м	Ширина, м	Глубина, м
33	12	3,51

8. Подбор насосов для насосной станции второго подъема

Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых равна:

Q_{хоз.нас}= Q^общ _сут·2,5/100

Q_{хоз.нас} = 8817,98·2,5/100 = 220,45 м³/ч (61,24 л/с)

Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле:

Н_{хоз.нас} = 1,1h_вод + Н_ВБ + Н_Б + (z_ВБ – z_НС),

где 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местных сопротивлениях (п.4, прил. 10 СНиП 2.04.02-84); h_вод – потери напора в водоводах, м; Н_ВБ – высота водонапорной башни, м; Н_Б – высота бака водонапорной башни, z_ВБ и z_НС – геодезические отметки соответственно места установки ВБ и НС-II, м.

Н_{хоз.нас}= 1,1·5,58 + 15,42 + 7,98 + (100 – 96) = 33,54 м

Напор насосов при работе во время пожара определяем по формуле:

Н_{пож.нас} = 1,1· (h_{вод.пож} + h_с.пож) + Н_СВ + (z_ДТ – z_НС),

где h_{вод.пож} и h_с.пож – потери напора в водоводах и водопроводной сети соответственно, при пожаротушении,м; Н_СВ = 10 м (для водопроводов низкого давления) – свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке; z_ДТ и z_НС – геодезические отметки диктующей точки, м (см. схему водоснабжения, рис. 1).

Н_{пож.нас}= 1,1· (19,2 + 5,92) + 22 + (92 – 96) = 45,63 м.

Выбор типа НС-II (низкого или высокого давления, зависит от соотношения требуемых напоров при работе водопровода в обычное время и на пожаре).

В нашем случае |Н_{пож.нас}– Н_{хоз.нас}| > 10 м, насосную станцию строим по принципу высокого давления, т.е. в обычное время работает один или группа хозяйственных насосов. При включении пожарных насосов в общий напорный коллектор обратные клапаны у хозяйственных насосов перекроются, подача воды хозяйственными насосами прекратится, и их надо отключить. Поэтому в НС-II высокого давления пожарный насос должен обеспечить подачу не только расхода воды на пожаротушение, а подачу полного расчетного расхода воды в условиях пожаротушения, то есть суммарный хозяйственно-питьевой, производственный и пожарный расход воды.

Категория насосной станции по степени обеспеченности подачи воды принята в соответствии с п. 7.1, а количество резервных агрегатов по таблице 32 п. 7.3 СНиП 2.04.02-84.

В насосных станциях высокого давления следует предусматривать один резервный пожарный агрегат.

Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приведены в табл. 8.1.

Q_{пож.рас} = 72,5 л/с.

Таблица 8.1

Тип насоса	Расчетные характеристики насоса		Марка насоса	Категория	Количество насосов
	Q, л/с	Н,		НС-II	Раб.	Рез.
Хозяйственный	61,24	33,54	Д200-36 (5НДв-60)	Обоснование: НС-II подает воду непосредственно в сеть объединенного противопожарного водопровода	2	2
Пожарный	72,5	45,63	Д320-45 (6НДв)		1	1

9. Гидравлический расчет внутреннего объединенного хозяйственно-противопожарного водопровода производственного здания.

Исходные данные:

1. Производственное здание II степени огнестойкости;

2. Категория здания по пожарной опасности – В;

3. Высота помещения h_п = 6 м;

4. Расход воды на хозяйственно-производственные цели, q = 4 л/с

5. Гарантированный напор в наружном водопроводе Н_г = 10 м;

6. Количество этажей, n = 2;

7. Ширина здания, b = 24 м;

8. Длина здания, l = 60 м.

1. В указанном производственном здании необходимо устройство внутреннего противопожарного водопровода.

Определение минимальных расходов на пожаротушение.

Рассчитаем объем здания:

W_зд = 2·6·24·60 = 17280м³.

На внутреннее пожаротушение в каждой точке здания требуется 2 струи расходом 5 л/с каждая.

2. Выбор диаметров ВПК и насадков стволов.

Учитывая примечание 2 п. 6.8 [2] и п. 9.2 нашего расчета принимаем ВПК диаметром 65 мм.

По п. 6.1 и таблице 3 [2], учитывая диаметр ВПК и требуемый расход, принимаем диаметр насадков стволов 19 мм, при этом радиус компактной части струи будет равен 12 м, напор у пожарного крана при длине рукава 20 м составит 19,9 м, действительный расход воды 5,2 л/с.

3. Обоснование выбора системы водопровода.

По заданию дана нижняя разводка. В нашем случае, в соответствии с п. 9.1 [2] системы совмещенного хозяйственно-питьевого и пожарного внутреннего водопровода принимаем кольцевыми или с закольцованными вводами при двух тупиковых трубопроводах с ответвлениями к потребителям от каждого из них для обеспечения непрерывной подачи воды, так как кранов больше 12.

Требуемый радиус компактной части струи при угле наклона струи α=60° определяем по формуле:

R_к = (Т-1,35)/sinα = (6-1,35)/sin60° = 5,4 м.

4. Размещение ВПК.

Для того, чтобы правильно разместить ПК, необходимо вычислить расстояние между ними по формуле:

= = 23,07 м

где к = 1 – при орошении каждой точки 2-мя струями.

5. Составим аксонометрическую схему водопроводной сети (рис. 9), наметим на ней расчетные участки. За расчетное направление принимаем направление от точки 0 до ПК-16 (расчет проводится при отключении второго ввода).

5. Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды распределяем двумя сосредоточенными расходами в точках присоединения хозяйственных стояков к магистральной сети, т.е. в точках 1 и 4.

q₁ = q₄ = q/2 = 2/2 = 1л/с

6. Распределим сосредоточенные расходы по участкам магистральной сети, как показано на рис. 9.


40;80;1;0,2;0,05

42;80;6,2;1,23;1,56

12;80;4,2;0,84;0,21

32;80;6,2;1,23;1,19

42;80;8,2;1,63;2,73

2

2

5,2

5,2

2 этаж

1 этаж

2 этаж

1 этаж


8. Определим диаметры труб. Для этого воспользуемся формулой:



где v = 1,5 м/с

Для участка 0-1 с максимальным расходом 8,2 л/с (8,2·10^-3 м³/с):





Для вводов в здание:





Принимаем трубы стальные диаметром 80 мм для магистральной сети и трубы чугунные диаметром 125 мм для вводов.

9. Производим расчет кольцевой магистральной сети. Потери напора определяем по формуле:

h=δ·A·l·Q²

где δ – поправочных коэффициент, учитывающий неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды;

А – удельное сопротивление труб, (с/м³)²;

l – длинаучастка водопровода, м;

Q – расходводы, м³/с;

Значения А и δ приведены в табл. 1,2 прил.7 методических указаний.

Результаты вычислений сводим в табл. 9.1

Таблица 9.1

Направления	Участки	l, м	d, мм	A	h = AlQ2	Q·103 м3/с	V м/с	δ		h = δAlQ2
1	0-1	42	80	965,6	2,727	8,2	1,63	1		2,73
	1-2	32	80	965,6	1,188	6,2	1,23	1		1,19
	2-3	40	80	965,6	0,039	1	0,2	1,41		0,05
									h = 3,97 м
2	0-4	42	80	965,6	1,559	6,2	1,23	1		1,56
	4-3	12	80	965,6	0,204	4,2	0,84	1,05		0,21
									h = 1,77 м

Средние потери напора в сети равны:





10. Подбираем водомер на пропуск расчетного расхода. Принимаем водомер ВВ-100. Потери напора в нем будут равны:

Q_расч=14,4·10^-3 м³/с = 14,4 л/с=51,84 м³/ч

h_вод = SQ²_расч = 5,9·10^-5·51,84² = 0,159, что меньше необходимой величины 5 м.

11. Определим потери напора в пожарном стояке и на вводе:

h_ст = A₈₀·l_ст·Q²_ст = 965,6·7,85·(5,2·10^-3)² = 0,2 м.

h_вв = A₁₂₅·l_вв·Q²_расч = 103,4·42,5·(51,84·10^-3)² = 0,91 м.

l_ст = (n-1)·H_эт+n·H_перек+1,35

зададимся Н_перек = 0,25

l_ст=(2-1)6+2·0,25+1,35

l_ст=7,85 м

Тогда потери напора в сети на расчетном направлении 0 – ПК – 16

h_c = h_СР + h_СТ = 2,87 + 0,2 = 3,07 м.

12. Определим требуемый напор на вводе:

H_тр.пож.= k · h_c + h_вв + h_вод + H_ПК + Δz,

где h_c – потери напора в сети внутреннего водопровода; h_вв – потери напора на вводе; h_вод – потери напора на водомере; H_св – свободный напор в диктующей точке водопроводной сети; Δz – разность отметок наиболее высокорасположенного водоразборного устройства (пожарного крана) и ввода; k – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления принимаем k = 1,2 п. 7.2 [1]

Δz = 2,5 + 6·2 + 0,25·2 + 1,35 = 16,35 м.

H_тр.пож. = 1,2· 3,07 +0,91 + 0,159 + 19,9 + 16,35 = 41,19 м.

Так как величина гарантированного напора, равна 10 м, меньше величины требуемого напора, то необходимо установить насос, обеспечивающий создание напора:

H_н = H_тр.пож – H_г = 41,19 – 10 = 31,19 м при подаче 14,4 л/с.

Принимаем по ГОСТ 22247-96 насос марки K-100-80-1600 (Q_н = 27,8 л/с; H_н = 32 м)

Следовательно, водопровод должен быть устроен по схеме с пожарными насосами повысителями.

Список литературы:

1. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Госстрой СССР. - М.:Стройиздат,1985. – 136 с.

2. СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Госстрой СССР. - М.:ЦИТП СССР,1986. – 56 с.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «ППВ», В.В.Жучков, Ю.Л.Карасев, А.А.Пименов, Е.Н.Болдырев, М.В.Кашин, – М.: Академия ГПС МЧС России, - 2013. – 72 с.

4. СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности». Утверждено в действие приказом МЧС России от 9 декабря 2010 г. №641

5. Изменение к СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности». Утверждено в действие приказом МЧС России от 9 декабря 2010 г. №641

6. СП 30.13130.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Актуализированная редакция СНиП 2.04.0201-85. Москва, 2012 г.

7. СП 8.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности» (в ред. Изменения № 1, утв. приказом МЧС РФ от 09.2010 г. №640).Москва, 2009 г.

8. СП 31.13130.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84. Москва, 2012 г.

9. Абросимов Ю.Г., Жучков В.В., Мышак Ю.А., Пименов А.А., Карасев Ю.Л. «Противопожарное водоснабжение»: Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. – 310 с.