Гидравлический расчёт водоводов

Насосная станция II подъема подает воду из резервуаров чистой воды, расположенных после очистных сооружений водопровода, в разводящую сеть населенного пункта.

В курсовом проекте рассматривается насосная станция на объединенном водопроводе, обеспечивающем и пожаротушение, поэтому ее следует относить к I категории. На водопроводах, обслуживающих населенные пункты с числом жителей до 5000 чел. (максимальный суточный расход до 3000 м³/сут), при расходе воды на наружное пожаротушение не более 10 л/с допускается противопожарное водоснабжение предусматривать из резервуаров или водоемов и насосную станцию II подъема относить ко II категории.

В курсовом проекте насосное оборудование подбирается на подачу расчетного расхода в час максимального водоразбора и проверяется на подачу пожарного расхода, транзитного расхода в башню (при схеме с контррезервуаром), расчетного расхода при аварии на одной из ниток водоводов.

В дипломном проекте следует учитывать, что в насосной станции II подъема могут устанавливаться насосы для подачи воды на промывку фильтров.

Расчеты начинают с построения графика почасового водопотребления (рис. 21). Почасовое водопотребление в процентах от суточного обычно приводится в задании на

курсовой проект.

Рис. 21. Почасовый график водопотребления города и подачи насосной станции II подъема:

1 — производительность насосной станции при подаче в диктующую точку;

2 — то же, при подаче в контррезервуар

 

При безбашенной схеме расчетная максимальная подача насосной станции равна максимальному часовому расходу:

(22)

При наличии башни расход в час максимального водоразбора может поступать в сеть из башни, что позволяет уменьшить расчетную максимальную подачу насосной станции

(23)

Регулирующий объем башни принимается равным 2, 5—6 % суточного водопотребления. Максимальный объем резервуара типовой водонапорной башни 800 м³. Так как резервуар должен быть рассчитан на десятиминутный пожарный и регулирующий объем воды, регулирующий объем следует принимать не более 700—750 м³. Расчетная подача насосной станции определяется подбором: линия, соответствующая , подбирается на графике часового водопотребления таким образом, чтобы площадь графика, расположенная выше этой линии и представляющая собой регулирующий объем, соответствовала объему 700—750 м³ (рис. 21).

От насосной станции в сеть вода, как правило, подается по двум напорным водоводам. При равных длине и диаметре водоводов, по каждому из них идет половина подачи насосной станции. Водоводы могут подключаться к разным точкам сети и при этом иметь разные длины и диаметры. В. таком случае водоводы образуют дополнительное кольцо водопроводной сети, а расходы и потери напора в водоводах определяются в результате гидравлического расчета кольцевой сети.

При параллельном соединении водоводов, жидкость от насосов насосной станции 1-го или 2-го подъёма подходя к точке их разветвления, распределяются по ответвлениям и снова сливаются в точке соединения. Эта точка является обычно начальной условной точкой сложной разветвлённой сети.

 

 

Рис.22 Параллельное соединение трубопроводов

 

 

Сумма расходов по отдельным водоводам равна начальному расходу насосной станции до ответвления.

Потери напора на каждой отдельной ветви равны между собой.

,

где А- удельное сопротивление трубопровода.

S- Сопротивление трубопровода

Распределение расходов по отдельным ветвям сети происходит прямо пропорционально проводимости каждой сети, где Р- проводимость каждой линии.

И обратно пропорционально сопротивлению каждой линии.

 

Исходя из равенства потерь на каждой ветви можно написать:

Зная общие потери напора можно определить общее сопротивление водоводов и рассчитать расход воды по каждой ветви.

Аналогичный результат можно получить графическим построением характеристики каждого трубопровода при их параллельной работе и получением суммарной характеристики всех водоводов.

Значение расхода по каждой ветке получается при нахождении т.А на суммарной характеристике водоводов и проведении через т.А линии параллельной оси абсцисс до пересечения с индивидуальными характеристиками водоводов.

Рис 23. Схема построения суммарной характеристики водоводов при параллельной работе.

В курсовом проекте предполагается, что длина, диаметр и пьезометрический напор в конце каждого водовода одинаковы.

Водоводы рекомендуется проектировать из металлических труб. В результате технико-экономического расчета выбирается диаметр напорных водоводов. При продолжительности максимальной расчетной подачи насосной станции менее 6 ч в сутки выбор экономически выгодного диаметра напорных водоводов можно производить для уменьшенного расхода (9...0, 95) .

Подбор насосного оборудования производится на основании установленных величин напора и расходов. Расход устанавливается по величине максимального часового расхода в зависимости от норы потребления и общего количества.

Значение величины требуемого напора для кольцевых водопроводных сетей производят с учётом их совместной работы с насосными станциями и с регулирующими ёмкостями

(башня).

В зависимости от расположения насосной станции и водонапорной башни в начале сети:

Первый случай - на максимальный хозяйственно-производственный расход, совпадающий с расходом на внутреннее пожаротушение.

Второй случай - на максимальный хозяйственно- производственный расход, совпадающий с расходом на наружное и внутреннее пожаротушение.

Для случая расположения башни в начале сети полный требуемый напор определяется по формуле:

Где H_г- геометрическая высота подъёма воды.

Н_{рез.башни}- отметка низа резервуара башни.

Н_ист- отметка зеркала воды в резервуаре.

Эта величина зависит от первого или второго расчётного случая и может колебаться в пределах 3-4м.

Величина h_l – потери напора в водоводах от насосной станции до башни рассчитываются по формулам приведённым ранее.

При расположении водонапорной башни в конце сети (сеть с контррезервуаром) рассматриваются случаи:

1. На максимальный хозяйственно-производственный расход, совпадающий с расходом на внутренне пожаротушение.

2. На максимальный хозяйственно-производственный расход, совпадающий с расходом ни наружное и внутреннее пожаротушение.

3. На минимальное водопотребление и максимальный транзит в башню.

Полный требуемый напор насосов насосных станций опр. по формуле:

Где Н_г – геометрическая высота подъёма воды.

 

∑ h_l – потери напора в кольцевой сети, определяемые как общая наибольшая потеря напора по правому или левому контуру сети.

Исходя из равенства потерь напора по правому или левому контуру, можно написать:

где S₀– общее сопротивление кольцевой водопроводной сети;

 

Q_общ– общий максимальный хозяйсвтенно-производсвтенный расход, совпадающий с расходом на внутреннее пожаротушение.

Используя равенство находятся общее сопротивление сети.

Величина требуемого полного напора насосов насосной станции определяется:

 

На основании формулы требуемого напора строится графическая зависимость от

Н_тр =f(Q) в координатах Qи H.

На рабочую очку А подбираются рабочие насосы(2-3 штуки). Пересечение суммарных характеристик насосов с общей характеристикой сети позволяет определить производительность насосной станции пр работе на всех ступенях.

В случае пересечения суммарной характеристики подобранных насосов с общей характеристикой сети за пределами точки А питание сети осуществляется только из насосной станции Q_а> Q_общ, при установлении неравенства Q_а< Q_общпитание водопроводной сети осуществляется от двух источников насосной станции и водонапорной башни.

 

 

Рис 24. График совместной работы сети и насосов.

Для второго случая величина H_т^пож определяется по формуле:

 

где Н_{г.расч.точки} -отметка земли в расчётной точке тушения пожара(опр. при гидравлическом расчёте сети)

Н_своб^пож= 40м- требуемый свободный напор в точке тушения пожара.

Для случая пожаротушения строится суммарная характеристика насосов и характеристика системы трубопроводов.

Рис 25. Параллельная работа насосов и характеристики систем трубопроводов.

 

На данной схеме Q_А=Q_общ+q^пож , где q^пож – пожарный расход для данной кольцевой сети.

В случае значения Q_A< Q_Б, при которой расчётный расход меньше подаваемого, дополнительных мероприятий не требуется, а для случая Q_A> Q_Б , расход подаваемый станцией меньше требуемого противопожарного, необходима установка противопожарного насоса или включение на момент пожара резервных насосов.