5.Определение расчетной производительности расчетной станции.

Расчетную производительность насосов BHC-II определяют для трех режимов работы насосной станции.

Для 1-го режима - при подаче воды насосами I ступени в водонапорную башню в час максимального водопотребления при исправных водоводах и оборудовании, м³/ч:

Часовая производительность насосов определяется по формуле Q_ч1:

Q₁ = K_1* Q_сут / 100 = 5,9*38000/100 = 2242 м³/ч.

K_I – производительность насосов I ступени, %; K_I =5,9;

Секундная производительность определяется по формуле q_с1:

q₁ = Q₁*1000/3600 = 2242*1000/3600 = 622,8 л/с.

Для 2-го режима - при подаче воды насосами в сеть во время пожара в часы работы I ступени, м³/ч:

Часовая производительность насосов определяется по формуле Q_ч2:

Q₂ = Q₁+((q_пож+5)*3600)/1000) = 2242+((35+5)*3600)/1000) = 2386 м³/ч.

q_пож - максимальный расход воды на тушение наружного пожара, л/с; принимаем по заданию q_пож = 35 л/с.

Секундная производительность определяется по формуле q_с1:

q₂ = Q₂*1000/3600 =2386*1000/3600 =662.8 л/с = 663 л/с.

Для 3-го режима - при подаче воды насосами в водонапорную башню в часы I ступени при аварии на напорных линиях, м³/ч:

Часовая производительность насосов определяется по формуле Q_ч3:

Q₃ = 0,7∙Q₁ = 0,7*2242=1569,4 м³/ч;

Секундная производительность определяется по формуле q₃:

q₃ = Q₃*1000/3600 = 1569,4*1000/3600 = 435,9 л/с. = 436 л/с.

6. Определение расчетного напора насосов.

Расчетный напор насосов, т.е. полную высоту подъема воды насосами, м, определяем для каждого режима работы BHCII по формуле:

Н = H_г+ h_вс +h_н + h_н.ст + h_c ,

где H_г – геометрическая высота подъема воды, м;

h_вс – потери напора во всасывающих линиях, м;

h_н – потери напора в напорных линиях, м;

h_н.ст – потери напора в соединительных напорных коммуникациях насосной станции, м;

h_c – потери напора в водопроводной сети, м (учитывается только для BHC-II, при подаче воды на тушение пожара);

Геометрическую высоту подъема воды определяем, как разность отметок расчетного уровня, на который вода подается в водонапорную башню или в сеть, и расчетного уровня воды в резервуаре чистой воды, из которого вода забирается.

Потери напора в системе трубопроводов h_вс, h_н, h_н.ст и h_c определяем с помощью гидравлического расчета этих трубопроводов.

Для гидравлического расчета всасывающих и напорных линий, прежде всего, подбираем диаметры труб этих линий.

Диаметры всасывающих линий d_вс принимаем по условиям пропуска расчетного расхода для I режима работы. Количество всасывающих линий принимаем две. При выключении одной из них вторая должна обеспечить пропуск максимального расчетного расхода. При этом скорости движения воды v_вс должны быть в пределах:

при d_вс < 250 мм v_вс = 0.7...1.0 м/с

d_вс = 300...800 мм v_вс = 1.0...1.5 м/с

d_вс > 800 мм v_вс = 1,5...2.0 м/с

При назначении диаметров всасывающих линий используем следующий алгоритм:

q_с1, л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> v_вс, м/с -> d_вс, мм

622.8 л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> v_вс=0.97 м/с -> d_{вс =} 900 мм

Напорные линии проектируем с учетом технико-экономического обоснования в две линии. Диаметр напорных линий d_н принимаем по условиям пропуска расчетного расхода первого режима работы BHCII по двум параллельным линиям, т.е. по каждой линии - половина расчетного расхода. При этом скорости движения воды v_н должны быть в пределах:

при d_H < 250мм v_н =1.0...1.5 м/с

d_H = 300...800 мм v_н =1.5...2.0 м//с

d_H > 800 мм v_н = 1.8...3.0 м/с

При назначении диаметров напорных линий используем следующий алгоритм:

q₁/2, л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы -> v_н, м/с -> d_н, мм

311.4 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы -> v_н=0.81 м/с ->d_н=700мм

Расчетный напор насосов для каждого режима работы BHC-II определяем по следующим формулам (для систем водоснабжения с водонапорной башней).

Для 1-го режима:

Для систем водоснабжения с водонапорной башней, расположенной в начале водопроводной сети, м:

*Н₁ = Н_г1 + h_вс1 + h_н1 + h_н.ст1,

где Н_г1 – геометрические высоты подъема воды насосами для 1-ого режима работы;

H_г1 = z_урВБ - z_урРЧВ,

где Z_урВБ – отметка расчетного уровня воды в баке в водонапорной башне, м;

Z_урРЧВ – отметка расчетного уровня воды в резервуаре чистой воды, м;

H_г1 = 84 – 55 = 29 м.

Т. о. H_г1 = 29 м.

h_вс1 - потери напора во всасывающих линиях;

h_вс1 = ∑ζ_вс∙V_вс1²/2g+ i_вс1∙l_вс ,

где ∑ζ_вс – сумма коэффициентов местных сопротивлений, имеющихся на всасывающем трубопроводе. Значение этих коэффициентов принимается по справочникам. В курсовом проекте ∑ζ_вс рассчитываем по формуле:

∑ζ_вс = ζ_сет + 2∙ζ_к + 2∙ζ_тр + ζ_суж,

ζ_сет – коэффициент местного сопротивления приемной сетки без клапана;

ζ_сет = 2.5;

ζ_к – коэффициент местного сопротивления колена с углом 90°; ζ_к = 0.6;

ζ_тр – коэффициент местного сопротивления тройника при ответвлении;

ζ_тр = 1.5;

ζ_суж – коэффициент местного сопротивления перехода суживающегося, монтируемого при присоединение всасывающей линии к насосу; ζ_суж = 0.1.

Тогда ∑ζ_вс = 2.5 + 2∙0.6 + 2∙1.5+ 0.1 = 6.8.

v_вс1 – скорость движения воды во всасывающей линии, м/с;

i_вс1 – гидравлический уклон всасывающей линии;

l_вс – длина всасывающей линии, м (принимаем по заданию l_вс = 50 м).

• Алгоритм определения v_вс1 и i_вс1:

q_c1, л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> d_вс, мм -> v_вс1, м/с и i_вс1

q_c1 = 622,8 л/с -> табл.2 [3] -> стальные трубы -> d_вс=900 мм -> v_вс1=0,97 м/с; i_вс1=0.00118

h_вс1 = 6.8∙ (0,97²/ 2∙9,81) + 0,00118∙50=0.42 м.

Т. о. h_вс1 = 0.42 м.

Потери напора в напорных линиях h_н1 определяем по формуле:

h_н1 = 1.05∙i_н1∙l_н ,

где i_н1 – гидравлический уклон напорных линий;

l_н – длина напорных линий (принимаем по заданию l_н =4800 м).

• Алгоритм определения i_н1:

q₁/2, л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_H, мм -> i_н1

311.4 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_н = 700 мм -> i_н1 = 0.00119

h_н1= 1.05∙0.00119∙4800 = 6 м.

Т. о. h_н1 = 6 м

h_н.ст1 – потери напора в соединительных напорных коммуникациях насосной станции. Принимаем без расчета h_н.ст1 = 2.

Т. о. h_н.ст1 = 2 м

Н₁ = 29 + 0.42 + 6 + 2 = 37,42 м.

Н₁ = 37,42 м.

Для 2-го режима:

Н₂ = Н_г2 + h_вс2 + h_н2 + h_н.ст2 + h_с.пож., м

где Н_г2 – геометрическая высота подъема воды для 2-ого режима работы насосов; определяем по формуле:

Н_г2 = z_с.пож. – z_д.РЧВ, м

где z_с.пож – отметка расчетного пьезометрического уровня воды водопроводной сети в точке пожара, м, определяем по следующей формуле:

z_с.пож. = z_з.пож + 10,

где z_з.пож – отметка поверхности земли в точке пожара, м (принимаем по заданию z_з.пож=62,4 м);

10 - величина требуемого свободного напора в сети на случай пожара, м;

z_д.РЧВ – отметка дна РЧВ, м (принимаем по заданию z_д.РЧВ = 52,2 м).

z_с.пож. = 62,4 + 10 = 72,4 м.

Н_г2 = 72,4 –52,2 = 20,2 м

Т. о. Н_г2 = 20,2 м

Потери напора во всасывающих линиях h_вс2, м, рассчитываем по формуле:

h_вс2 = ∑ζ_вс∙V_вс2²/2g+ i_вс2∙l_вс ,

где ∑ζ_вс = 6,8;

l_вс = 50 м (по заданию).

• Алгоритм определения v_вс2 и i_вс2 :

q_c2, л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> d_вс, мм -> v_вс2, м/с и i_вс2

q_c2 = 663 л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> d_вс = 900 мм -> v_вс2=1.04 м/с

i_вс2=0.00136

h_вс2 = 6.8∙(1,04²/2∙9,81) + 0,00136*50=0,44 м.

Т. о. h_вс2 = 0.44 м

h_н2 – потери напора в напорных линиях;

h_н2= 1.05∙i_н2∙l_н,

где i_н2 – гидравлический уклон напорных линий;

l_н – длина напорных линий (принимаем по заданию l_н = 4800 м.

• Алгоритм определения i_н2:

q₂/2 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_H, мм -> i_н2

331.5 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_н = 700 мм -> i_н2 = 0.00133

h_н2 = 1,05∙0,00133∙4800 = 6.7 м.

Т. о. h_н2 = 6.7 м

h_н.ст2 – потери напора в соединительных напорных коммуникациях насосной станции. Принимаем без расчета h_н.ст2 = 2.

Т. о. h_н.ст2 = 2 м

Потери напора в водопроводной сети h_с._пож = 4.3 м по заданию.

Т. о. h_с._пож = 4.3 м

Н₂ = 20.2 + 0.44 + 6.7 + 2 + 4.3 = 33.64 м.

Н₂ = 33.64 м.

Для 3-го режима:

Н₃ = Н_г3 + h_вс3 + h_н3 + h_н.ст3

где Н_г3 – геометрическая высота подъема воды для 3-его режима работы, принимаем:

Н_г3 = Н_г1 = 29 м.

h_вс3 – потери напора во всасывающих линиях;

h_вс3 = ∑ζ_вс∙ V_вс3²/2g+ i_вс3∙l_вс ,

где ∑ζ_вс = 6.8;

l_вс = 50 м (по заданию).

• Алгоритм определения v_вс3 и i_вс3 :

q_c3, л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> d_вс, мм -> v_вс3, м/с и i_вс3

q_c3 = 436 л/с -> таблица 2 [3] -> стальные трубы -> d_вс = 900 мм ->v_вс3=0,69 м/с

i_вс3=0.00062

h_вс3 = 6.8∙0,69²/2∙9,81+0,00062∙50 = 0.2 м.

Т. о. h_вс3 = 0.2 м.

h_н2 – потери напора в напорных линиях;

h_н3= 1.05∙(i_ав∙l_ав + iи∙lи),

где i_ав∙– гидравлический уклон при пропуске расхода по двум параллельным напорным линиям аварийных участков;

l_aв – длина аварийного участка водовода, м, l_aв=1600 м;

i_и – гидравлический уклон при пропуске расхода по двум параллельным напорным линиям исправных участков;

l_н – длина напорных линий (принимаем по заданию l_н = 4800 м).

l_и = l_н –l_ав = 4800 – 1600 = 3200 м.

• Алгоритм определения i_ав:

q_с3, л/с -> таблица 3 [23> чугунные трубы d_H, мм -> i_ав

q_с3 = 436 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_H = 700 мм -> i_ав = 0.00225

• Алгоритм определения i_и:

q₃/2, л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_H, мм -> i_и

218 л/с -> таблица 3 [3] -> чугунные трубы d_н = 700 мм-> i_н = 0.00063

h_н3= 1,05∙(0.00225∙1600 + 0.00063∙3200) = 5.9 м.

Т. о. h_н3 = 5.9 м

h_н.ст3 – потери напора в соединительных напорных коммуникациях насосной станции. Принимаем без расчета h_н.ст3 = 2.

Т. о. h_н.ст3 = 2 м

Н₃ = 29 + 0.2 + 5.9 + 2 = 37.1 м.

Н₃ = 37.1 м.