Расчет системы водоснабжения промышленных предприятий

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Расчет системы водоснабжения промышленных предприятий

У ч е б н о – м е т о д и ч е с к о е п о с о б и е

по изучению дисциплины «Водоснабжение предприятий АПК» и задания по выполнению контрольной работы

для студентов по направлению подготовки «Строительство» заочной и очной форм обучения

Саратов 2016

Расчет системы водоснабжения промышленных предприятий: Учебно-методическое для студентов очной и заочной формы обучения. / Расчет системы водоснабжения промышленных предприятий для направления подготовки 270800.62 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция» /Сост.: М.П. Горбачева, Е.Н. Миркина, Р.М. Айбушев // ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. Саратов, 2016. 39 с.

Методические указания направлены на формирование навыков расчета и проектирования основных элементов систем водоснабжения предприятий АПК. Материал ориентирован на вопросы профессиональной компетенции будущих специалистов в области водоснабжения. Учебно-методическое пособие содержит краткие теоретические сведения по водоснабжению предприятий и задания по выполнению контрольной и расчетно-графической работ. Приведен пример решения типовой задачи по расчету основных показателей водоснабжения предприятий.

Предназначено для студентов очной и заочной формы обучения.

Содержание

Введение ….. 4

Специфические особенности использования воды на

нужды промышленности…. 5

Источники воды для промышленных предприятий…. 7

Виды систем водоснабжения промышленных предприятий… 8

Использование технической воды в промышленности…. 12

Требования к качеству технической воды…. 12

Расчетное потребление хозяйственно-питьевой воды на

предприятий… 14

Режимы водопотребления на предприятии… 14

Расход воды на промышленных предприятиях… 15

Гидравлический расчет водопроводной сети… 16

Задание к контрольной работе… 18

Пример расчета…. 19

Исходные данные для работы 22

Приложение 1. Удельные сопротивления стальных труб… 23

Приложение 2 . Сводный график полей насосов типа ЭЦВ…. 24

Введение

Обеспечение водой промышленных предприятий является одной из важных народнохозяйственных задач. В подавляющем большинстве отраслей промышленности вода используется в технологических процессах производства. Требования к количеству и качеству подаваемой воды определяются характером технологического процесса. Выполнение этих требований системой водоснабжения обеспечивает нормальную работу предприятия и надлежащее качество выпускаемой продукции. Неудовлетворительное выполнение системой водоснабжения поставленных задач может привести не только к ухудшению качества продукции или удорожанию производства, но и в ряде случаев к порче оборудования и даже к опасным авариям.

Для проектирования систем водоснабжения нужно знать количество потребляемой воды и режим ее потребления.

Проектирование систем водоснабжения основано на ряде общих требований, а именно:

а) вода должна поставляться всем потребителям без исключения;

б) вода должна подаваться в нужном количестве;

в) вода должна подаваться определенного качества;

г) вода должна подаваться в определенные сроки;

д) подача воды должна быть максимально механизирована и автоматизирована наиболее доступными и дешевыми средствами.

Водопотребление может быть неравномерным в течение суток и времени года. Это накладывает определенные условия на проектируемые сооружения водоснабжения, позволяющие удовлетворить вышеуказанным требованиям. Расчет системы водоснабжения проводят с учетом максимально возможных расходов в сети.

Требования к качеству технической воды

По экономическим соображениям, требованиям экологии, а также ограниченным запасам воды в природных источниках на промышленных предприятиях рекомендуется сооружать оборотные системы технического водоснабжения. В оборотных системах технического водоснабжения вода используется многократно.

В зависимости от изменения качества воды в процессе ее использования

оборотное водоснабжение подразделяется на:

1. «чистые циклы» - для воды, которая при использовании только нагревается;

2. «грязные циклы» - для воды, которая только загрязняется;

3. «смешанные циклы» - для воды, которая при использовании одновременно и нагревается, и загрязняется.

Для промышленных предприятий 1-й группы техническая вода регламентируется предельной температурой используемой воды ее оптимальное значение около 15⁰С.

В системах оборотного водоснабжения карбонатная жесткость воды, используемой как хладоноситель Ca и Mg, не должна превышать Ж_к 2,8…3,0 мг-экв/л, а допустимая концентрация взвеси принимается в зависимости от скорости движения воды в охлаждающих аппаратах. Эти потребители не допускают повышения содержания механических примесей выше 50…100; сульфатов выше 40; сероводорода выше 0,5; масла выше 1…2; кислорода выше 4…6; сухого остатка выше 1000 (мг/кг) мг/л.

Вода, используемая как среда для отмывания и гидротранспортировки материалов, освобождается только от грубодисперсной смеси. Это относится к потребителям 2-й группы.

Для потребителей 3-й группы вода должна быть химически очищенной и общее содержание солей в ней не должно превышать 100…2000 мг/кг в зависимости от давления вырабатываемого пара. Практически все потребители технической воды не предъявляют особых требований к ее цвету, запаху, привкусу и содержанию бактерий.

Задание к контрольной работе

В зависимости от заданных предприятий определить объем максимального водопотребления за сутки, максимальный часовой расход воды и рассчитать насосную установку при автоматической работе погружного насоса, подобрать насос и определить коэффициент полезного действия. Для студентов очного обучения выполнить графический анализ совместной работы насоса и трубопровода. При необходимости рассмотреть параллельную и последовательную работу однотипных насосов Отметки статического и динамического уровней воды в трубчатом колодце принять согласно схеме (рисунок 1). Исходные данные из таблицы 1 – принимаются по последней цифре зачетной книжки, данные из таблицы 2 – принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки.

Рисунок 1 - Схема насосной установки

Пример расчета

Среднесуточный расход воды промышленного предприятия определяется объемом производства и нормой водопотребления на 1 тонну продукции.

Среднесуточный расход лакокрасочного завода составит (при норме водопотребления q= 6м³/т): Q₁ =6·20= 120м³/сут;

Среднесуточный расход металлургического завода составит (при норме водопотребления q= 240 м³/т): Q₁ =240·5 = 1200 м³/сут;

Суммарный среднесуточный расход составит: Q =1200+120=1320 м³/сут.

Максимальный суточный расход воды вычисляют по формуле:

Q_max.cyт=K_max.cyт·Q_cр.сут

К_{max cyт}., - коэффициент суточной неравномерности который показывает, во сколько раз расчетный максимальный суточный расход превышает среднесуточный, для промышленного сектора 1,1.

Q_max.cyт= 1,1·1320 =1452 м³/сут

Максимальный часовой расход воды:

Q_ч.max = = = 157,3 м³/ч,

здесь значения коэффициента максимальной суточной неравномерности К_ч.max принимается согласно заданию.

При равномерном периодическом (автоматическом) режиме работы насоса его подача принимается близкой к максимальному часовому потреблению, т.е. Q_н = (0,85…0,90) Q_ч.max = 0,85´157,3 =133,7 м³/ч.

Следовательно, расчетный расход насосной установки Q_p = Q_н= 133,7 м³/ч или 37,1 л/с.

Определяем из геометрических соотношений, в соответствии с рисунком 1, длину нагнетательного трубопровода:

l = L + H_б+ (z_н.c—z_дин+ D h),

где L = 23 м — длина трубопровода от трубчатого колодца до основания башни (согласно исходным данным);

H_б= 14 м — высота ствола башни (согласно исходным данным);

z_н.c—z_дин — расстояние от поверхности земли до динамического уровня воды в колодце.

Для подъема воды из трубчатого колодца принимаем погружной насос типа ЭЦВ (приложение 1). Насосы данного типа должны устанавливаться с подпором, т. е. под динамический уровень воды в трубчатом колодце, отметка которого z_дин должна быть выше насоса не менее чем на 1 м. Принимаем заглубление D h = 4 м (согласно исходным данным), обеспечивая этим определенный запас на возможные понижения динамического уровня, например в результате засорения фильтра.

l = 23 + 14 + (85 - 20 + 4) = 106 м.

Погружной насос опускается в трубчатый колодец на нагнетательном трубопроводе, поэтому принимаем стандартные стальные трубы по ГОСТ 3262—75.

Для определения потерь напора, используем основную водопроводную формулу:

где:

- удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра трубы и ее материала и определяемое по водопроводным таблицам;

- длина трубопровода;

- расход в трубопроводе.

Принимаем скорость движения воды в трубопроводе V=1 м/с, тогда согласно уравнению расхода диаметр составит

Принимаем ближайший стандартный диаметр d_ст=225 мм, тогда согласно таблице 3, удельное сопротивление трубопровода А=4,822.

Принимая коэффициент, учитывающий местные потери 1,1, получим потери напора: h_тр = 1,1´0,7 =0,77 м.

Определяем расчетный необходимый напор насосной установки по формуле:

Н_р= Н_г+ (р₂-р₁)/ g + h_тр,

где Н_г = Н_р + Н_б + (z_б – z_д),

Н_р– наполнение бака, принимаем 3,0…5,0 м;

p₂=p₁= р_атм.

После подстановки, получим:

Н_г = 3 + 14 + (90-20) = 87 м;

Н_р = 87 + 0 + 0,77 =87,77≈87,8 м.

Получаем расчетную точку (Q_p=133,7 м³/ч; H_р= 87,8 м) и с помощью сводных графиков погружных насосов (приложение 1) и по ближайшей (вышерасположенной) характеристике определяем марку насоса: ЭЦВ10-120-80. Для расчетной точки КПД составит 78%.

Исходные данные для контрольной работы

Таблица 1 – Данные насосной установки (принимаются по последней цифре зачетной книжки)

№ варианта	Коэффициент максимальной часовой неравномерности	Длина трубопровода от устья колодца до основания ВБ L, м	Высота ствола башни Н_б, м	Заглубление D h, м	Z_б	Z_нс
1	3,0	25	12	3,0	104	96
2	3,0	30	14	3,2	105	98
3	3,0	35	14	3,5	95	89
4	3,0	40	16	3,7	98	92
5	3,0	45	16	3,9	89	83
6	2,8	50	18	4,0	92	85
7	2,8	55	18	4,0	101	95
8	2,8	60	15	3,8	90	84
9	2,8	65	14	3,6	106	101
0	2,8	70	18	3,4	91	85

Таблица 2 –Промышленные предприятия и объем выпускаемой продукции (принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки)

№ варианта	Промышленное предприятие	Измеритель	Удельный расход воды, м³/т.	Объем продукции
1	Валяльно-войлочная фабрика Завод по выплавке свинца	1 т изделий 1 т свинца	40-96 170-180	12 5
2	Завод по выплавке меди Завод по выпуску соды	1 т меди 1 т соды	180-310 95-115	5 8
3	Клееварочное производство Коксохимический завод	1 т продукции 1 т кокса	120-400 19-22	3 15
4	Лакокрасочный завод Металлургический комбинат	1 т краски 1 т стали	2-6 220-245	22 4
5	Меховая фабрика Нефтеперерабатывающий завод	1 тыс. шкур овчины 1 т нефти	208-289 15-25	3 18
6	Обогатительная фабрика Обувная фабрика	1 т руды 1 тыс. пар	10-23 7-9	10 12
7	Пряжекрасильное производство Ситценабивная фабрика	1 т пряжи 1 т изделий	150-300 200-250	5 2
8	Тонкосуконная фабрика Трубопрокатный завод	1 т изделий 1 т труб	300-400 120-130	5 11
9	Фабрика по производству ваты Фанерный завод	1 т ваты 1 т фанеры	70 12-18	16 7
0	Целлюлозно-бумажный комбинат Цинковый завод	1 т продукта 1 т цинка	320-389 390-490	8 5

Приложение 1

Значение удельных сопротивлений А для неновых стальных труб (V = 1 м/с)

ТРУБЫ СТАЛЬНЫЕ
Диаметр условного прохода, мм	А (для Q в )
100	267,4
125	86,23
150	33,95
175	18,96
200	9,273
225	4,822
250	2,583
275	1,535
300	0,9392
325	0,6088
350	0,4078
400	0,2062
450	0,1089
500	0,0622
600	0,02384
700	0,01150
800	0,005665
900	0,003034

Приложение 2

Сводный график полей Q—Н насосов типа ЭЦВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

а) основная

1. Павлинова, И.И. Водоснабжение и водоотведение: учебник для студ. вузов по спец. «Водоснабжение и водоотведение», для бакалавров / И.И. Павлинова, В.И. Баженов, И.Г. Губий. – М.: Юрайт, 2012. – 472 с.

б) дополнительная

2. Сомов, М. А. Водоснабжение: учебник / М. А. Сомов, Л.А. Квитка. – М.: ИНФРА–М, 2007. – 288 с.

3. Водоотведение учебник / Ю.В. Воронов, Е.В. Алексеев, В.П. Саломеев, Е.А. Пугачёв. – М.: Инфра–М, 2007. – 415 с.

4. Журба, М.Г. Водоснабжение: проектирование систем и сооружений: учебное пособие в 3 т. / М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова. – М.: Издательство АСВ, 2003 – 2004.

Т. 1: Системы водоснабжения. Водозаборные сооружения. – 2003 – 288 с.

Т. 3: Системы распределения и подачи воды. – 2004 – 256 с.

5. Шевелев, Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. пособие / Ф.А. Шевелев, А.Ф. Шевелев. – М.: ООО «БАСТЕТ», 2007. – 336 с.

6. Оводова, Н.В. Расчеты проектирования сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения : учеб. пособие для с.–х. вузов по спец. «Вод. хоз–во и мелиорация» / Н.В. Оводова. – М.: Колос, 1995. – 256 с.

Составители:

Горбачева Мария Петровна

Миркина Елена Николаевна

Айбушев Рафаэль Мавлютович