Расчет системы противопожарного водоснабжения объекта
 Скачать 2.01 Mb.
|
1 2 Размещено на http://www.allbest.ru/Размещено на http://www.allbest.ru/Размещено на http://www.allbest.ru/ МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГОМЕЛЬСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ ПОЖАРНАЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА КУРСОВАЯ РАБОТА СПЕЦИАЛЬНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ Тема: Расчет системы противопожарного водоснабжения объекта Гомель 2013 СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Краткая характеристика объекта 2. Расчет расхода воды на хозяйственно-питьевые и производственный нужды 2.1 Определить расходы на хозяйственно - питьевые нужды 2.2 Определение расхода воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды 3. Расчет расхода воды на пожаротушение и количества одновременных пожаров 3.1 Расчет расхода воды на один пожар в населенном пункте 3.2 Расчет расхода воды на один пожар на предприятии 3.3 Расчет числа одновременных пожаров и расхода воды на пожаротушение 3.4 Определение точек отбора воды на пожаротушение 4. Гидравлический расчет водопроводной сети 4.1 Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск хозяйственно - питьевого и производственного расхода воды 4.2 Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск расхода воды во время пожара (в час максимального водопотребления) 5. Расчет напорно-регулирующих емкостей 5.1 Расчет водопроводной башни 5.2 Расчёт неприкосновенного запаса в резервуарах чистой воды 6. Расчет насосной станции второго подъема Список используемой литературы ВВЕДЕНИЕпожаротушение вода запас гидравлический Вопросы противопожарного водоснабжения всегда решаются комплексно с вопросами общего водоснабжения, которое является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Наряду с развитием водоснабжения населения, производственных предприятий происходит улучшение и противопожарного водоснабжения. Большинство населенных пунктов и промышленных предприятий оборудуются объединенным хозяйственно-противопожарным водопроводом, а в наиболее пожароопасных зданиях и сооружениях устанавливаются специальные противопожарные водопроводы. Настоящая разработка ставит своей целью на базе знаний, полученных по разделам «Гидравлика» и «Противопожарное водоснабжение», глубже изучить дисциплину и усвоить основы методики проектирования и технико-экономического расчета устройств противопожарного водопровода. 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА Населенным пунктом, для которого рассчитывается объединенный водопровод, является поселок городского типа с населением 28.4 тыс. человек. Преобладающая этажность застройки - 6 этажей. Квартиры жилых зданий с централизованным горячим водоснабжением с душевыми. Водопровод одновременно должен обеспечить водой промышленное предприятие вне населенного пункта на территории 20 га. Расчетный расход воды на предприятии в час максимального водопотребления составляет 10,6 л/с и отбирается в узле 3. Наибольшую пожарную опасность на производственном предприятии представляет здание, которое характеризуется следующими величинами: · объем здания 18 тыс. м3.; · категория помещения по пожарной опасности – Б · степень огнестойкости - 5 здания с фонарями шириной 59 м. Длина отдельных участков водопроводной сети. Таблица №1
Насосную станцию второго подъема (НС-II), которая будет подавать воду в сеть, предлагается расположить рядом с очистными сооружениями. Расстояние от НС-II до точки ввода воды в сеть 850 м. Водонапорную башню расположить в точке ввода. 2. РАСЧЕТ РАСХОДА ВОДЫ НА ХОЗЯЙСТВЕННО - ПИТЬЕВЫЕ И ПИТЬЕВЫЕ НУЖДЫ Объединенный водопровод должен обеспечить расход воды для хозяйственно-питьевых и производственных нужды в сутки наибольшего водопотребления. 2.1 Определить расходы на хозяйственно - питьевые нужды Средний суточный расход воды Qх.п.сут.ср на хозяйственно-питьевые нужды жителей населенного пункта составит: Qх.п.сут.ср. = К*q ж * N ж / 1000 где: К - коэффициент, учитывающий расход воды на нужды месной промышленности и неучтенные расходы; q ж - удельное водопотребление одним жителем в сутки, л/сут; N ж - расчетное количество жителей в населенном пункте, чел. Согласно примечания количество воды на нужды местной промышленности и неучтенные расходы допускается принимать дополнительно в размере 10-20% от расхода на хозяйственно-питьевые нужды. Поэтому принимаем К= 1,2. Удельное водопотребление зависит от степени благоустройства района жилой застройки. Удельное водопотребление зависит от степени благоустройства района жилой застройки. Для расчета принимаем q ж = 180 л /сут. Расчетное количество жителей в населенном пункте, согласно задания, составляет 28,4 тыс.чел. Qх.п.сут.ср. = 1,2 *180*28400 / 1000 = 6134,4 м3/сут. Определение максимального расход воды в сутки наибольшего водопотребления составит: Q х.п.сут.max. = Ксут.max. * Qх.п.сут.ср где: Kсут.max. - коэффициент суточной неравномерности водопотребления. Принимается Ксут.max. = 1,1-1,3; Qх.п.сут.ср - средний суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды жителей населенного пункта, м3 / сут Qх.п.сут.max. = 1,2 * 6134,4= 7361,3 м3 / сут. Определить максимальный часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды Qх.п.ч.max = Кчас.max. * Qх.п.сут.max/24 где: Кчас.max. - коэффициент часовой неравномерности водопотребления; Qх.п.сут.max - максимальный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды жителей населенного пункта, м3 / сут. Принимается: Кчас.max = αmax * βmax, где: a - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режима работы предприятий и другие местные условия, принимается в соответствии с (2), a=1,4; b - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по табл., b =1,2. α = 1,2, β = 1,2 Кчас.max= a max * b max = 1,4 * 1,2 = 1,66 Qх.п.ч.max= 1,66 * 7361,3 /24 = 509,1 м3 / час. Определить максимальный секундный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды Qх.п.сек.max. = Qх.п.ч.max * 1000/3600 где: Qх.п.ч.max - максимальный часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды жителей населенного пункта, м3 /час; 1000 - постоянная для перевода из кубических метров в литры; 3600 - постоянная для перевода из часов в минуты. Qх.п.сек.max. = 509,1* 1000/3600 = 141,4 л/с. 2.2 Определение расхода воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды Определение секундного расхода воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды Q сек.max. = Qх.п.сек.max.+Qпр.сек.max. где: Qх.п.сек.max - максимальный секундный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды , л /с; Qпр.сек.max - секундный расход воды на производственном предприятии, л /с, согласно заданию Qпр.сек.max = 10,6 л/с; Q сек.max. =141,4+10,6=152,0 л/с. Определить суточный расход воды на промышленном предприятии Qпр.сут. = m*tсмен* Qпр.сек.max. *3600/1000 где: m - количество рабочих смен, m = 3; tсмен - продолжительность смены, tсмен = 8 ч.; Qпр.сек.max - секундный расход воды на производственном предприятии, л /с, согласно заданию Qпр.сек.max = 10,6 л/с; Предполагая, что предприятие работает в три смены и потребление воды в течении суток равномерное Qпр.сек.max. = 3*8*10,6*3600/1000 = 915,8 м3/сут. Определить максимальный суточный расход воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды Qсут.max. = Qх.п.сут.max.+ Q пр.сут. где: Qх.п.сут.max. и Q пр.сут.. - максимальные суточные расходы воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды соответственно, м3/сут. Qсут.max. =7361,3+915,8=8277,1 м3/сут 3. РАСЧЕТ РАСХОДА ВОДЫ НА ПОЖАРОТУШЕНИЕ И КОЛИЧЕСТВА ОДНОВРЕМЕННЫХ ПОЖАРОВ Расчетное количество одновременных пожаров и расчетные расходы воды на наружное, и внутреннее пожаротушение определяем на основании данных. При числе жителей 28400 человек расчетное количество одновременных пожаров в населенном пункте равно 2 ; при площади предприятия, равной 20 га расчетное количество пожаров на предприятии равно 1 Расчетный расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте определяю согласно п. 5.1 по табл.1, в зависимости от числа жителей и этажности зданий. 3.1 Расчет расхода воды на один пожар в населенном пункте Расчетный расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте определяю согласно п. 5.1 по табл.1, в зависимости от числа жителей и этажности зданий. Для расчета магистральных линий водопроводной сети расчетный расход воды на один пожар в населенном пункте определяется по численности населения и этажности застройки. При численности населения 28,4 тыс. человек и 6 этажной застройке расход воды на один наружный пожар составит. Qнар.н.п. = 25 л/с. Кроме того, необходимо учитывать расходы воды на внутреннее пожаротушение. Внутреннее пожаротушение для жилых зданий данной этажности не предусматривается. Qвн.н.п. = 0 л/с. 3.2 Расчет расхода воды на один пожар на предприятии Расчетный расход воды на наружное пожаротушение на производственном предприятии определяется по степени огнестойкости, категории помещений по пожарной опасности и объему этого здания, для тушения пожара в котором требуется наибольший расход. По заданию наибольшую пожарную опасность представляют здания, которые характеризуются следующими величинами: · объем здания 18 тыс. м3.; · категория помещения по пожарной опасности – Б; · степень огнестойкости - 5 здания с фонарями шириной 59 м. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение на предприятии для здания с фонарями шириной до 60м составит: Qнар.пр. = 25 л/с. Внутренний противопожарный водопровод следует предусматривать для данной степени огнестойкости и категории помещения по пожарной опасности согласно п. 4.5 Расход воды для наружного пожаротушения должен быть: Qвн.пр.= 15 л/с 3.3 Расчет числа одновременных пожаров и расхода воды на пожаротушение При объединенном противопожарном водопроводе населенного пункта и промышленного предприятия, расположенного вне населенного пункта расчетное количество одновременных пожаров принимается согласно. Так предприятие расположено в населенном пункте, то общий расход воды на пожаротушение берется по сумме наибольших расходов. Общий расход воды для целей пожаротушения для объединенного водопровода: Qпож. = Q нар нп + Q вн нп + Qнар.пр + Qвн.пр Qпож. = 25+25+0+15=65 л/с. 3.4 Определение точек отбора воды на пожаротушение Расход воды на пожаротушение в диктующей точке Qд.т.пож составит: Qд.т.пож =2*( Q нар нп + Qвн нп) где: Qнар нп – расчетный расход воды на наружное тушение одного пожара в населенном пункте; Qвн нп - расчетный расход воды на внутреннее тушение одного пожара в населенном пункте Qд.т.пож = 2*(25+0) = 50 л/с. Расход воды Qуз.пр.пож на пожаротушение в месте расположения предприятия составит Qуз.пр.пож = Qпож.- Qд.т.пож где: Qпож – расход воды на пожаротушение; Qд.т.пож - расход воды на пожаротушение в диктующей точке. Qуз.пр.пож = 65-50 = 15 л/с 4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ 4.1 Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск хозяйственно - питьевого и производственного расхода воды Основной задачей расчета проектируемого наружного водопровода является обеспечение подачи воды к каждому зданию и сооружению в необходимом количестве и под соответствующим напором. Расчет водопроводной сети ведется из условия подачи, отвечающий наименьшим затратам на строительство и эксплуатацию. Расчет водопровода необходим также не только для выбора диаметра труб и определения потерь напора в водопроводной сети, но и для установления напоров у насосной станции, подбора насосов, определения высоты водонапорной башни в зависимости от потерь напора в водонапорной сети при подаче расчетных расходов к местам отбора. Определить удельные расходы воды Подготовка к гидравлическому расчету начинается с распределения хозяйственно-питьевого расхода воды по узлам отбора. С этой целью определяем удельный расход воды для рассчитываемой сети: q уд. = Qх.п.сек.мак. / S Li , где Qх.п.сек.мак. - максимальный секундный расход воды на хозяйственно - питъевые нужды, л/с; Li - длина i-го участка водопроводной сети, м. q уд. = 141,4/2100=0,0673 л/м*с. Sl = l1-2 + l2-3 + l3-4 + l4-5 + l5-6 +l6-7 + l7-1 + l2-5 = 150+200+300+300+350+200+250+350= 2100 м. Определить путевые расходы воды q пут.i = q уд. * Li , где q уд. - удельный расход воды, л/с; Li - длина i-го участка водопроводной сети, м. Все расчеты путевых расходов воды на каждом участке сводим в таблицу 4.1. Путевые расходы по участкам сети Таблица №4.1
Во избежание арифметической ошибки необходимо выполнить проверку, при этом путевые расходы следует округлить до десятых долей единицы: Проверка: Q х.п.сек. мах = S qпут.i, где: Qх.п.сек.мах - максимальный секундный расход воды на хозяйственно - питьевые нужды, л/с; qпут. i - расход на i - ом участке водопроводной сети, л/с. Qх.п.сек. мах = 10,10+13,47+20,20+20,20+23,57+13,47+16,84+23,57= =141,4л\с Определить узловые расходы воды q узл.i = 0,5*Sq пут. i , где: Sq пут. i - сумма путевых расходов на участках прилегающих к узлу, л/с. Все расчеты узловых расходов воды сводим в таблицу 4,2 Узловые расходы Таблица №4,2
Во избежание арифметической ошибки необходимо выполнить проверку, при этом путевые расходы следует округлить до десятых долей единицы: Проверка: Qх.п.сек. мах = S qпут.i, где: Qх.п.сек. мах - максимальный секундный расход воды на хозяйственно - питьевые нужды, л/с; qузлi - расход на i - ом участке водопроводной сети, л/с. Qх.п.сек. мах = 13,5+23,6+16,8+20,2+33,7+18,5+15,2=141,4 л/с Вычертить расчетную схему Расход воды на предприятии 10,6 л/с в узле 3. Из схемы водопроводной сети видно, что в наиболее трудных условиях будет работать узел № 4. Этот узел наиболее удален от ввода. Поэтому узел № 4 будем считать диктующей точкой сети (точкой схода воды). Из точки вода в сеть (узел №4) в диктующую точку вода может поступать по трем наиболее вероятным направлениям, а именно:
Эти направления по схеме обозначаем стрелками. Производим предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки:   Рис. 2. Увязанная водопроводная сеть Подобрать диаметр труб водопроводных линий Выбор диаметров труб водопроводов и водонапорных сетей подлежит производить на основании техника - экономических расчетов, учитывая при этом условия их работы при аварийном выключении отдельных участков. Диаметр труб водопровода, объединенного с противопожарным, в населенных пунктах и на промышленном предприятии должны быть не менее 100 мм, в сельских населенных пунктах - не менее 75 мм. Диаметр трубы на участке сети подбирают в зависимости от расхода воды на этом участке с использованием таблиц Ф.А. Шевелева (для чугунных труб). При этом выбирать такой диаметр чтобы добиться - экономически выгодных скоростей движения воды 0,7 - 1,2 м/с. Полученные значения сведены в таблице 4,3. Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расходов. Таблица №4,3
Определить потери на участках hi = Li*1000i/1000 где: Li - длина i-го участка водопроводной сети, м. 1000i - коэффициент Шевелева для i- го участка водопроводной сети. Для определения невязки сети необходимо выбрать для каждого кольца условно положительное направление – по часовой стрелке. Если направление движения воды на участке совпадает с условно выбранным направлением, то потери на этом участке считаются положительными, если не совпадают, то отрицательными. Полученные значения сведены в таблице 4,3. Увязка сети Необходимо суммировать условно положительные и условно отрицательные потери на участках каждого кольца. Сумма потерь на участках сети кольца называется невязкой. Сеть увязана когда выполняется условие:- 0,5 < Dh < 0,5 Согласно таблицы 4,3 условия вязки выполняются для каждого кольца. Определить потери напора в сети по наиболее вероятным направлениям Окончательно вычисленные величины заносим на расчетную схему увязанной водопроводной сети на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода. Определяем потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке):
hI= h1-2 + h2-3+ h3-4 = 0.93+0.74+1.15= 2.82 м hII = h1-2 + h2-5 + h4-5 = 0.93+1.27+0.35= 2.55 м hIII = h1-7 + h7-6 + h5-6 + h4-5 = 0.85+0.98+0.61+0.35= 2.79 м Определим средние потери напора в сети: hсети = (hI + hII + hIII) / 3 = (2.82+2.55+2.79)/ 3= 2.72 м 4.2 Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск расхода воды во время пожара (в час максимального водопотребления) Определить общий расход воды в час максимального водопотребления при пожаре При отборе из сети расхода на пожаротушение общий расход воды составит: Q = Qсек.мак + Qпож. где: Qсек.мак. – секундный расход воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды, л/с; Qпож – общий расход воды для наружного и внутреннего пожаротушения, л/с. Q = 152+65,0=217,0 л/с Учитывая, что расход возрос, увеличатся и потери напора водопроводной сети. Диаметры труб водонапорной сети, определенные с учетом экономических требований при хозяйственно-питьевых и производственных расходах, должны быть проверены на пропуск по ним увеличенных расходов во время пожара. Проверочным расчетом определяется, могут ли трубы принятых диаметров пропустить дополнительное количество воды для тушения пожара с учетом максимального расхода на другие нужды. При этом скорость движения воды по трубам не должна превышать 2,5 м/с. При больших скоростях необходимо на данных участках заменить трубы на больший диаметр. Вычертить расчетную схему Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск расходов воды на пожаротушение производится также как гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода воды. С учетом изменений, внесенных в схему, производим распределение расходов по потокам с соблюдением баланса в узлах. Составляем расчетную схему и таблицу гидравлического расчета:  Рис. 2. Увязанная водопроводная сеть при пропуске воды во время пожара Проверочный расчет сети Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск расхода на пожаротушение (в час максимального водопотребления) Таблица №4,3
Сеть увязана. Невязка сети удовлетворяет условию: - 1 < Dh < 1 ; Потери напора в сети по направлениям составят: hI= h1-2 + h2-3+ h3-4 = 2.28+2.38+6.96= 11.62 м hII = h1-2 + h2-5 + h4-5 = 2.28+3.67+5.02= 10.97 м hIII = h1-7 + h7-6 + h5-6 + h4-5 =1.43+1.94+1.75+5.02= 10.14 м Определим средние потери напора в сети: hпож.сети = (hI + hII + hIII) / 3 =(11.62+10.97+10.14)/3= 10.91 м Эту величину в дальнейшем используем при подборе пожарных насосов насосной станции II подъема. Вывод Так как длинны участков водопроводной сети превышают 200 м, то принимается кольцевой тип устройства водопроводной сети. Кольцевание наружных сетей через внутренние не допускается. Допускается транзитный проход наружного кольцевого водопровода через здание или сооружение при условии прокладки его в канале или под дорогой сквозного автомобильного проезда или проезда под арочной конструкцией здания. Выбор материала и класса прочности труб для водопроводов и водопроводных сетей надлежит принимать на основании статического расчета агрессивности грунта и транспортируемой воды, а также условий работы трубопроводов и требований к качеству воды. Для напорных водопроводов и сетей следует применять неметаллические трубы. Разделение водопроводной сети на ремонтные участки должно обеспечить при выключении не более пяти пожарных гидрантов и подачу воды потребителям, не допускающим перерыва в водоснабжении. Длину ремонтных участков водопроводов следует принимать: при прокладке водопроводов в две и более линии и при отсутствии переключений – не более 5 км; при наличии переключателей – равной длине участков между переключениями, но не более 5 км; при прокладке водопроводов в одну линию – не более 3 км; при обосновании длина ремонтных участков может быть увеличена. Водопроводные линии, как правило, надлежит принимать подземной прокладки. Глубина заложения труб, считая от низа, должна быть на 0.5 м больше расчетной глубины проникая в грунт нулевой температуры Расчетную глубину проникания в грунт нулевой температуры следует устанавливать на основании наблюдений за фактической глубиной промерзания в расчетную холодную и малоснежную зиму и опыта эксплуатации водопровода в данном районе. Для предупреждения нагревания воды в летнее время глубину заложения трубопроводов хозяйственно-питьевых водопроводов надлежит, как правило, принимать не менее 0.5 м, считая до верха трубы. При определении глубины заложения водоводов и водопроводных сетей при подземной прокладке следует учитывать внешние нагрузки от транспорта и пересечения другими подземными сооружениями и коммуникациями. Пожарные гидранты необходимо устанавливать на сетях в колодцах на расстоянии не более 2.5 м от края проезжей части автомобильных дорог и проездов с твердым и гравийно-щебеночным покрытием, но не ближе 5 м от стен зданий. Допускается устанавливать пожарные гидранты на проезжей части автомобильных дорог и на тупиковых ответвлениях длиной неболее5 м от линий водопровода на сетях противопожарных и производственно-противопожарных водопроводов, при условии выполнения мероприятий, исключающих замерзания воды в гидрантах. Расположение пожарных гидрантов на водопроводной сети должно обеспечивать пожаротушение любого обслуживаемого данной сетью здания, сооружения или их отсеков не менее чем от двух гидрантов при расходе воды на пожаротушение 15 л/с и более и от одного – при меньшем расходе. Максимальное расстояние от пожарного гидранта до обслуживаемого объекта, здания или сооружения, или до точки пересечения струй не должно превышать 200 м, при этом должны учитываться высота здания и неровности рельефа местности. При установке колодцев в необходимо предусматривать установку вторых утепляющих крышек; в случае необходимости надлежит предусматривать люки с запорными установками. Высота рабочей части колодцев должна быть не менее 1.5 м Для спуска в колодце на горловине и стенках колодца надлежит предусматривать установку рифленых стальных или чугунных скоб, допускается применение переносных металлических лестниц. 1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||