Водоснабжение сельского пункта

raschetno-graficheskaya-rabota.doc

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
Кафедра «Электроснабжение»
Расчетно-графическая работа
по дисциплине «Технологические энергосистемы
предприятий» на тему:
ВОДОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКОГО
(подпись) (фамилия и. о.)
(дата) (подпись) (фамилия и. о.)
Исходные данные для расчета 3 стр.
Расчет средних и максимальных суточных расходов воды 3 стр.
Определение расчетных и максимальных секундных расходов воды 4 стр.
Выбор режима работы насосной станции и построение графиков водопотребления и водоподачи по часам суток для населенного пункта 7 стр.
Определение вместимости бака водонапорной башни по интегральным кривым подачи и потребления воды для населённого пункта 9 стр.
Трассировка наружной водопроводной сети населённого пункта 11 стр.
Расчет водовода 13 стр.
Определение расходов воды на участках водопроводной сети 13 стр.
Расчет потерь напора на участках водопроводной сети 15 стр.
Расчет высоты водонапорной башни 16 стр.
Расчет мощности оборудования насосной станции 16 стр.
Построение линий пьезометрических высот 17 стр.
Проверка водопроводной сети на пропуск воды при тушении пожара 18 стр.
Список литературы 20 стр.
Исходные данные к расчету водоснабжения населенного пункта. Таблица № 1
наименование объекта
характеристика объекта
высота над уровнем моря м
МТФ молочно товарная ферма
Расчет средних и максимальных суточных расходов воды. Таблица № 2
наименование групп потребителей
жилые дома 8-ми квартирные (32 жителя)
больница на 150 коек
баня на 100 посетителей
продовольственный магазин на 4 рабочих места
животноводческий сектор
молочно товарная ферма на 200 голов
производственный сектор
молокозавод на 20 т продукции
Среднесуточные расходы воды каждой группы водопотребителей определяем по формуле (1) и заносим в графу 5 таблицы № 2.
Среднесуточный расход группы потребителей:
)коммунального сектора
Qср.сут.к= 32 + 30 + 18 + 1 = 81 м3сут;
) животноводческого сектора
Qср.сут.ж= 20 м3сут;
) производственного сектора
Qср.сут.пр= 18 + 38 + 18 = 74 м3сут.
Среднесуточный расход сельского населенного пункта:
Qср.сут.СНП = Qср.сут.к + Qср.сут.ж + Qср.сут.пр. = 81 + 20 + 74 = 175 м3сут.
Максимальные суточные расходы воды по каждой группе водопотребителей рассчитываем с учетом коэффициента суточной неравномерности и заносим в шестой столбец таблицы 2.
Максимальные суточные расходы секторов и всего сельского населённого пункта:
Qмакс.сут.к = Qср.сут.к Ксут = 81 х 13 = 1053 м3сут;
Qмакс.сут.ж = Qср.сут.ж Ксут. = 20 х 13 = 26 м3сут;
Qмакс.сут.пр = Qср.сут.пр Ксут. = 74 х 11 = 814 м3сут;
Qмакс.сут.СНП = Qмакс.сут.к + Qмакс.сут.ж + Qмакс.сут.пр. =
= 1053 + 26 + 814 = 2127 м3сут
Определение расчетных и максимальных секундных расходов воды.
Для того чтобы определить максимальные секундные расходы секторов и всего населенного пункта пересчитываем таблицу № 3 для сельского населенного пункта заполнив колонки 3 5 7 8 и 9. Для этого рассчитываем коэффициенты секторов к ж и пр которые показывают какую часть составляет расход сектора от расхода всего населенного пункта.
Проверка: к + ж + пр = 0495 + 0122 + 0383 = 1.
Результаты расчетов заносим в таблицу № 3.
суммарн. ордината часового
ордината интегральной кривой
в % от собственного расхода
в % от общего расхода 0495
в % от общего расхода 0122
в % от общего расхода 0383
Выделяем строку в которой часовой расход сельского населенного пункта максимальный. Для выделенной строки определяем максимальный секундный расход населенного пункта в целом и соответствующие ему расходы по секторам.
Все расходы входящие в указанную строку носят название расчетных расходов. После определения расчетных расходов производим их проверку из условия:
qрасч.с.СНП = qрасч.с.к + qрасч.с.ж + qрасч.с.пр = 249 + 024 + 094 = 367 лс
Для определения максимальных секундных расходов крупных водопотребителей входящих в населенный пункт (баня больница продовольственный магазин животноводческие и производственные предприятия) используем приведенные выше формулы.
Так например максимальный секундный расход для бани:
где n – пропускная способность бани в сутки чел.; qср - среднесуточная норма водопотребления для бани лсут. (см. приложение Г); Ксут. - коэффициент суточной неравномерности – 13; Кчас. – коэффициент часовой неравномерности (определяется по данным таблицы 3: максимальный часовой расход из колонки 2 делим на среднечасовой расход – 100 % 24 = 4167 %); t – время работы бани (принимается 16 часов в сутки).
Аналогично определяем максимальные секундные расходы и других крупных водопотребителей. Полученные максимальные расходы сводим в таблицу № 4 по которому подбираем диаметры труб ответвлений подающих воду из магистральной сети непосредственно к потребителю.
продовольственный магазин
молочно товарная ферма
Кчас. ком. сектор = 85 4167 = 204
Кчас. животн. сектор = 100 4167 = 24
Кчас. производ. сектор = 4167 4167 = 1
Выбор режима работы насосной станции и построение графиков водопотребления и водоподачи по часам суток для населенного пункта.
Считаем что система водоснабжения не имеет очистных сооружений и насосной станции второго подъема так как источником водоснабжения является артезианская скважина. Режим работы насосной станции (НС) выбираем с учетом почасового водопотребления населенного пункта (столбец 8 таблицы 3). При этом считаем что часам минимального водопотребления соответствует первый режим работы НС (работает один насос) а остальному времени суток – второй режим работы НС (работают два насоса). Для принятого варианта работы НС должно соблюдаться условие
(10) где - часовая подача воды НС в первом и втором режиме работы м3ч; – максимальный суточный расход воды населенным пунктом м3ч; - время работы НС в первом и втором режимах ч.
На основании данных таблицы 3 (столбец 8) задаемся значением часовой подачи воды в первом режиме работы НС (в % от ) а также значением . Тогда а часовая подача воды во втором режиме работы НС с учетом выражения (10) будет равна
Первый режим – минимальная подача воды в период с 0 до 4 часов и с 23 до 24 часов т.е. = 5 ч. Второй режим – максимальная подача воды в период с 5 до 23 часов при этом = 24 – 5 = 19 ч.
Принимаем часовую подачу воды в первом режиме работы НС равной = 2% от тогда часовая подача воды во втором режиме работы НС будет равна:
По значениям строим суточный график водоподачи а по значениям суммарной ординаты часового водопотребления (столбец 8 таблицы 3) – суточный график водопотребления населенного пункта.
Часовая подача воды НС в первом режиме составит:
Qчас.1нс = 003 х Qмакс.сут.СНП = 003 х 2127 = 638 м3ч
а часовая подача воды НС во втором режиме:
Qчас.2нс = 00447 х Qмакс.сут.СНП = 00447 х 2127 = 951 м3ч
Определение вместимости бака водонапорной башни по интегральным кривым подачи и потребления воды для населённого пункта.
Вместимость бака водонапорной башни (ВБ) определяем как сумму регулирующего объема и запасного объема воды на пожаротушение. Регулирующий объем определим сопоставляя приток воды в ВБ (подача НС) и отбор воды из ВБ (потребление воды населенным пунктом).
Расчет проводим табличным способом (таблица 5). В столбец 2 таблицы 5 вписываем часовую подачу воды НС в % а в столбец 3 – интегральные значения подачи воды НС на каждый час суток определяемые последовательным сложением значений часовой подачи воды из столбца 2. В столбцы 4 и 5 таблицы 5 заносим значения суммарной ординаты часового водопотребления СНП и значения ординаты интегральной кривой водопотребления СНП из столбцов 8 и 9 таблицы 3.
часовая подача воды НС
часовое водопотребл. СНП
разность подачи и потребления %
Интегральные кривые подачи и потребления воды для СНП приведены на рис.2.
Рис.2 – Интегральные кривые подачи и потребления воды для СНП
В столбец 6 записываем почасовую разность (в %) ординат интегральных кривых подачи и потребления (столбцы 3 и 5) по недостатку воды а в столбец 7 – по избытку воды. Из столбцов 6 и 7 находим максимальную разность ординат интегральных кривых подачи и потребления по недостатку воды (a = 23655 %) и максимальную разность ординат интегральных кривых подачи и потребления по избытку воды (b = 4765%).
Регулирующий объем бака ВБ в м3 равен:
Пожарный запас воды в м3 равен:
где n – число пожаров которые одновременно могут возникнуть в населенном пункте; при числе жителей до 5 тыс. человек (соответствует исходным данным) число пожаров n = 1;
t = 10 мин. – время в течение которого необходимо включить основные пожарные насосы;
qпож = 10 лс – расход воды на тушение пожара при застройке зданиями высотой до 3 этажей;
– переводной коэффициент минут в секунды;
00 – переводной коэффициент литров в кубометры.
Общий объем бака ВБ в м3 равен:
Wобщ = Wрег + Wпож = 605 + 6 = 665 м3
Определим диаметр в метрах и высоту бака ВБ по формулам :
Исходя из оптимального соотношения высоты бака к его диаметру находим высоту бака в метрах:
Строительная высота бака в метрах будет равна:
Нстр = Нбак + 02 + 025 = 406 + 02 + 025 = 451 м.
где 02 – величина предусматривающая превышение бортов бака над уровнем воды м; 025 – величина предусматривающая осадок в баке м.
Строительный объем бака ВБ (в м3) определяем по формуле:
Трассировка наружной водопроводной сети населённого пункта.
С учетом заданной конфигурации СНП расположения жилых общественных производственных зданий и источника водоснабжения выбираем тупиковую разводящую водопроводную сеть. Трассировку наружной водопроводной сети начинаем с выбора места под ВБ. Это как правило место в населенном пункте имеющее наибольшую высотную отметку. В этом случае строительная высота ВБ будет минимальная и стоимость её будет меньше.
От ВБ вдоль длинной стороны СНП прокладываем магистральный трубопровод который предназначен в основном для транспортирования воды по территории СНП. От магистрального трубопровода по кварталам прокладываем тупиковые ответвления по которым вода поступает к водопотребителям через водоразборные колонки пожарные гидранты и домовые вводы. Руководствуясь расположением крупных водопотребителей намечаем участки трубопроводов подводящие воду к ним.
Все линии нанесенной на плане СНП сети труб для расчета разбиваем на отдельные участки. Начальные и конечные точки каждого расчетного участка называют узлами и обозначают для всего СНП порядковыми номерами. Узлы назначают во всех точках где имеются сосредоточенные расходы воды а также во всех точках пересечения линий труб изменения их направления и ответвлений от трубопроводов.
В колонке «Примечание» значком «П» отмечаем те участки на которых происходит раздача воды водопотребителям а значком «Т» - где проходит только транзитный расход.
По результатам проведения трассировки водопроводной сети заполняем таблицу 6.
длина участка на плане
-2 «артезианская скважина – водовод»
-8 «ремонт тракторов»
-11 «продовольствен. магазин»
-18 «ремонт автомобилей»
Количество линий водовода принимаем с учетом категории системы водоснабжения. Объединенные хозяйственно-питьевые и производственные водопроводы населенных пунктов при числе жителей в них более 50 тыс. чел. следует относить к I категории; от 5 до 50 тыс. чел. – ко II категории; менее 5 тыс. чел. – к III категории.
III категория – величина допускаемого снижения подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 15 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта но не более чем на 24 часа. С учетом изложенного для проектируемого населенного пункта принимаем одну линию водовода.
Диаметр трубы водовода (в метрах) определяем по формуле
где qмакс.с.СНП - максимальный секундный расход воды населенного пункта (м3с);
v = 06-07 мc – первоначально заданная оптимальная скорость воды в трубопроводе.
Полученный расчетный диаметр округляем до ближайшего стандартного. Выбираем для водовода стальные водогазопроводные трубы со стандартным диаметром dcт = 90 мм.
Определяем действительную скорость воды (мс) на участке 1-2 «водовод»:
Определяем действительную скорость воды на участке 1-2 «водовод»:
Определение расходов воды на участках водопроводной сети.
Максимальные секундные расходы крупных водопотребителей СНП (см. таблицу 4) являются расчетными расходами на участках подводящих к ним воду так как эти трубопроводы являются транзитными. Это участки 2-3 «ВБ» 5-6 «Больница» 7-8 «ремонт тракторов» 10-11 «прод.маг.» 12-13 «МТФ» 15-16 «Баня» 17-18 «ремонт автомобилей» и 19-20 «молокозавод». Расчеты проводим аналогично расчету на участке «водовод» результаты расчета сводим в таблицу 7.
Для определения расходов по всем остальным участкам разводящей сети условно считаем что хозяйственный расход равномерно распределяется по длине хозяйственных участков. Хозяйственными участками сети считаем те участки на которых происходит раздача воды потребителям.
Суммарная длина хозяйственных участков из таблицы № 6 где имеется потребление воды т.е. стоит буква «П» равна: 30 м + 80м + 40 м + 80 м + 30 м + 140 м + 110 м = 510 м.
Определяем удельный расход делением хозяйственного расхода на суммарную длину хозяйственных участков:
Зная удельный расход определяем путевые расходы на соответствующих участках разводящей сети путем умножения удельного расхода на длину соответствующего хозяйственного участка. Результаты расчетов сводим в таблицу №7.
-18 «ремонт автомоб»
qпут лс 2-4 = 00004 х 100 м = 004 лс; qпут лс 4-5 = 00004 х 50 м = 002 лс; qпут лс 5-7 = 00004 х 40 м = 0016 лс; qпут лс 4-9 = 00004 х 60 м = 0024 лс; qпут лс 9-10 = 00004 х 50 м = 002 лс; qпут лс 10-12 = 00004 х 50 м = 002 лс; qпут лс 9-14 = 00004 х 80 м = 0032 лс; qпут лс 14-15 = 00004 х 50 м = 002 лс; qпут лс 15-17 = 00004 х 60 м = 0024 лс; qпут лс 14-19 = 00004 х 160 м = 0064 лс; Все данные записываем в графу 3 таблицы № 7. Длины участков берем из таблицы 6.
Проверка. Сумма всех путевых расходов должна быть равна хозяйственному расходу. 021 и 028.
Определяем расчетный расход на каждом участке разводящей сети начиная с самого последнего участка по формуле и полученные результаты по каждому участку вписываем в столбец 5 таблицы 7.
Расчетный диаметр трубы определяемый по формуле
округляем до стандартного который на магистральных участках должен быть не меньше 100 мм.
Действительную скорость воды на каждом участке водопровода рассчитываем по формуле .
Расчет потерь напора на участках водопроводной сети.
Общие потери напора (в метрах) на каждом из участков водопровода рассчитываем по формуле с учетом величины удельного сопротивления трубопровода расчетного расхода воды на участке длины участка и величины скоростного коэффициента. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.
Расчет высоты водонапорной башни.
Определим расчетную высоту ВБ необходимую для подачи воды в удаленные от ВБ точки разводящей сети (8 13 18 20) по формуле с учетом геодезической отметки земли в месте установки ВБ и в каждой из выбранных диктующих точек суммы потерь напора на участках от башни до каждой диктующей точки и величины свободного напора в каждой диктующей точке. Результаты расчетов сводим в таблицу 9.
По результатам расчета принимаем диктующую точку 8 для которой расчетная высота ВБ равна 25369 м и является наибольшей.
Расчет мощности оборудования насосной станции.
Напор насосной станции определяем по формуле при следующих исходных данных:
= 0621 м (из табл.8); = 451 м; = 23369 м;
= 94 – 93 + 23369 + 451 + 0621 = 2875 м.
Подачу первого насоса рассчитываем:
и подачу второго насоса рассчитываем по формуле:
Полезную мощность насосов определяем по формуле
Nпол1 = 1000 х 981 х 00051 х 2875 = 153845 Вт
Nпол2 = 1000 х 981 х 0003 х 2875 = 90497 Вт.
Эффективная или потребляемая насосом мощность равна
Мощности электродвигателей первого и второго насосов:
Nдв1 = 125 х 186050 = 240383 Вт
Nдв2 = 125 х 109443 = 141401 Вт.
Построение линий пьезометрических высот.
Рис.3 – Линии пьезометрических высот для расчетного варианта наружной водопроводной сети сельского населенного пункта.
Приведенные на рисунке 3 параметры имеют следующие значения:
= 93 м; = 94 м; = 93 м; = 20 м; = 2689 м;
= 0621 м; = 451 м; = 23369 м; = 2875 м.
Проверка водопроводной сети на пропуск воды при тушении пожара.
Определяем по формуле скорость воды которая будет в трубопроводе при пропуске по нему дополнительного пожарного расхода. Результаты расчетов сводим в таблицу № 10.
-18 «ремонт автомоб.»
Скорости течения воды на участках сети при пожаре не должны превышать допустимых значений (25 мс) поэтому на участках 4-5 5-6 5-7 7-8 9-10 10-11 10-12 12-13 15-17 17-18 14-19 19-20 стандартный диаметр трубы увеличиваем до 100 мм. Результаты расчетов после корректировки приведены в таблице 11.
Водоснабжение сельского населенного пункта: учебно-методическое пособие сост. Н.П. Кочетков. – Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА 2009. – 70 с.
Краткий конспект лекций по дисциплине «Технологические энергосистемы предприятий» – Составитель Кочетков Н.П. к.т.н. проф. Ижевск 2014.