Гидравлический расчет сети сводится к определению диаметра труб dij на отдельных участках и выбора насосного оборудования, при котором будет обеспечена подача воды на промышленное предприятие в заданном количестве с минимальными экономическими затратами, как строительными, так и эксплуатационными.
Заданные расходы воды можно подавать по трубам разного диаметра. При малых диаметрах труб уменьшаются строительные затраты, но возрастают эксплутационные затраты, связанные с потерями напора в трубопроводах.
Так, например, уменьшение диаметра трубы в 2 раза вызывает увеличение потерь напора по длине трубопровода примерно в 36 раз при пропуске одинакового расхода. Потери напора должны быть скомпенсированы увеличением напора в начале сети. При слишком малом диаметре труб водопроводной сети возрастают строительные и эксплуатационные затраты, связанные с подачей воды насосами на значительную высоту (растет геометрический напор насосов).
Анализ показывает, что для каждого расхода в трубе Qij можно выбрать такой диаметр трубы dij , при котором сумма строительных и эксплуатационных затрат будет минимальной. Такой результат получается, если принять скорость движения воды в трубах, равной экономически эффективной скорости, которую для средних условий строительства можно принять равной.
Vij ≈1м/с
Тогда, используя уравнение расхода
получим
Окончательно принимаем ближайшее большее стандартное значение диаметра трубы. При этом следует иметь ввиду, что для наружной водопроводной сети не допускается применение труб диаметром менее 100 мм при любых расчетных расходах.
Таким образом, каждому расходу соответствует определенный диаметр трубопровода водопроводной сети, т.е. диаметры труб принимаются по расходу.
Общие потери напора в трубопроводах
где:
- потери напора по длине трубопровода;
-- сумма потерь на всех местных сопротивлениях.
При расчете водопроводных сетей учет местных потерь напора приводит к неоправданному усложнению гидравлического расчета. Поэтому местными потерями напора пренебрегают, полагая трубопроводы гидравлически длинными. Для определения потерь напора, при этом, используют основную водопроводную формулу:
где:
- удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра трубы и ее материала и определяемое по водопроводным таблицам;
- длина трубопровода;
- расход в трубопроводе.
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:
Qmax.cyт=Kmax.cyт·Qcр.сут
Кmax cyт., - коэффициент суточной неравномерности который показывает, во сколько раз расчетный максимальный суточный расход превышает среднесуточный, для промышленного сектора 1,1.
Qmax.cyт= 1,1·1320 =1452 м3/сут
Максимальный часовой расход воды:
Qч.max = 
= 
= 157,3 м3/ч,
здесь значения коэффициента максимальной суточной неравномерности Кч.max принимается согласно заданию.
При равномерном периодическом (автоматическом) режиме работы насоса его подача принимается близкой к максимальному часовому потреблению, т.е. Qн = (0,85…0,90) Qч.max = 0,85´157,3 =133,7 м3/ч.
Следовательно, расчетный расход насосной установки Qp = Qн = 133,7 м3/ч или 37,1 л/с.
Определяем из геометрических соотношений, в соответствии с рисунком 1, длину нагнетательного трубопровода:
l = L + Hб + (zн.c—zдин+ D h),
где L = 23 м — длина трубопровода от трубчатого колодца до основания башни (согласно исходным данным);
Hб = 14 м — высота ствола башни (согласно исходным данным);
zн.c—zдин — 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 zдин 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 dст=225 мм, тогда согласно таблице 3, удельное сопротивление трубопровода А=4,822.
Принимая коэффициент, учитывающий местные потери 1,1, получим потери напора: hтр = 1,1´0,7 =0,77 м.
Определяем расчетный необходимый напор насосной установки по формуле:
Нр = Нг + (р2-р1)/ g + hтр,
где Нг = Нр + Нб + (zб – zд),
Нр – наполнение бака, принимаем 3,0…5,0 м;
p2=p1 = ратм.
После подстановки, получим:
Нг = 3 + 14 + (90-20) = 87 м;
Нр = 87 + 0 + 0,77 =87,77≈87,8 м.
Получаем расчетную точку (Qp =133,7 м3/ч; Hр = 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 Нб, м | Заглубление D h, м | Zб | Zнс |
| 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
Дата: 2019-03-06, просмотров: 237.
