Учебное пособие 2084

сооружения по очистки природных вод.

Процентный расход воды (колонка 7) рассчитывается по формуле:

где Qч - расход воды в течение каждого часа (из колонки 6);

Q расч - суммарный расход колонки 6.

сут.мах.

Сумма колонки 7 должна быть равна 100%.

4. Режим работы насосных станций первого и второго подъема

По данным часового водопотребления в % (колонка 7) строится график водопотребления и назначается режим работы насосной станции IIподъема (НС II-подъема) рис.1.

Режим работы НС II-подъема должен быть приближен к режиму работы сети. Работа НС II-подъема чаще принимается в две ступени, иногда в три, что зависит от водопотребления. На этом графике наносят равномерную работу (4,17%) насосной станции I-подъема (рис.1). Ступенчатый режим работы НС II-подъема заносится в табл.2 колонка 8. Сумма почасовой процентной работы НС II-подъема должна быть равна

100%.

При заполнении колонок поступления в бак и расхода воды из бака следует из подачи воды НС II-подъема водопотребление (колонка7) вычесть водопотребление (колонка 8):

если результат получается положительным, то происходит поступление невостребованной воды в бак водонапорной башни (результат заносится в колонку 9);

если результат получается отрицательным, то происходит разбор воды из бака водонапорной башни (результат заносится в колонку 10).

Проверкой правильности расчетов является равенство сумм

поступления воды в водонапорную башню и расхода воды из водонапорной башни.

Для заполнения колонки 11 «Остаток воды в баке», анализируют колонку 10, ноль в башне ставят после продолжительного отбора воды, перед началом поступления. Затем последовательно прибавляют в течении всех суток поступление воды (колонка 9) и вычитают расход воды из бака (колонка 10). Расходы должны прийти снова к нулю. При этом намечается максимальный остаток воды в баке водонапорной башни, по которому определяется вместимость бака. Следует иметь ввиду, что если остаток получается больше 5%, то лучше назначить другой режим работы НС IIподъема.

11

5. Определение вместимости запасно-регулирующих емкостей

На системе водопровода из запасно-регулирующих емкостей устанавливаются резервуары чистой воды (РЧВ) и водонапорные башни (ВБ). РЧВ регулируют ступенчатую работу НС II-подъема и равномерную подачу воды в РЧВ насосной станции I-подъема (рис.1).

Рис.1 Совмещенный график водопотребления и работы насосных станций первого и второго подъемов

а) полная вместимость РЧВ определяется по формуле:

где WРЧВ – полная вместимость РЧВ, м3;

Wрег – регулирующий запас воды в РЧВ, м3, который определяется по графику

(рис.1):

РII – процент подачи насосов второго подъема (второй ступени); РI – процент подачи насосов первого подъема (РI =4,17%);

t – часы подачи насосной станции второго подъема (второй ступени), ч;

3Qпож– трехчасовой пожарный запас воды в РЧВ, м3, определяемый из выражения:

qпож – принятая норма противопожарного запаса, л/с;[1, или по заданию] n – количество одновременных пожаров;

12

Qмах - требуемый запас воды в РЧВ на три часа тушения пожара, так как

расчет тушения пожара предусматривается в час максимального водопотребления, то:

максимальным часов (рис.1);

Q1 –равномерная подача насосов первого подъема, в течение расчетного времени тушения пожара (3 часа).

Расчет воды на собственные нужды водопровода Qс.н. предусматривает расход воды на промывку фильтров, если в схеме водоснабжения включена станция водоподготовки или расход на очистку резервуаров и прокачку скважин, если станции водоподготовки нет. Для ориентировочных расчетов принимают:

б) вместимость бака водонапорной башни

Количество РЧВ принимается не менее двух, размеры определяются по табл. П.3.1. Вместимость бака водонапорной башни определяется по формуле:

где qнар – расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте, л/с; qвн – расход воды на внутреннее пожаротушение в населенном пункте, л/с [1, табл.5,6].

Следует иметь ввиду, что во время пожара башня отключается и рассчитанный по формуле (13), пожарный запас воды предусматривает только тушение пожара в течение десяти минут, что бы сигнал о пожаре дошел до НС II-подъема, где включаются пожарные насосы.

13

6. Подготовка сети к гидравлическому расчету

При расчете кольцевой водопроводной сети сначала выполняют подготовительные работы и расчеты, в которые входят:

трассировка сети;

выбор схемы питания: от НС II-подъема и башни в начале сети или схема с контррезервуаром;

определяют удельные путевые и узловые расходы на расчетные случаи, т.е. в час максимального водопотребления, максимального транзита воды в контррезервуар;

намечают начальное потокораспределение на два эти случая, включая случай максимального водопотребления в период пожара.

6.1.Удельные, путевые, приведенные суммарные и узловые расходы

Удельные расходыэто расходы воды в л/с на 1 м сети. Определяются для случая максимального водопотребления и максимального транзита по формуле:

qпол. –расход воды на полив улиц и зеленых насаждений в расчетные часы, м3/ч (табл.2);

∑l – сумма длин всех участков сети района застройки, м.

Путевые расходы (водоотдача) каждого участка определяется по

где l –длина каждого участка сети, м.

Приведенные узловые расходы находятся как полусумма всех путевых расходов, примыкающих к данному узлу:

Расходы воды на промпредприятие (все расходы п/п) и другие организации (школы, детские сады, больницы и пр.) привязываются к узлу, около которого они находятся, как сосредоточенные. Все расчеты сводятся в табл.3.

Для проверки расчета определяется сумма всех узловых расходов в час максимального водопотребления (табл.3, колонка 10) и час максимального

14

транзита (табл.3, колонка 13). Переводится в м3/ч и сверяется с данными табл.2 в эти часы.

Таблица 3

Определение узловых расходов

6.2. Начальное потокораспределение и определение диаметров трубопроводов кольцевой сети

Перед потокораспределением вычерчивается схема сети на все расчетные случаи (рис.2). В узловых точках проставляются суммарные узловые расходы в расчетные часы. В час максимального транзита от узла, в котором размещается башня, кроме суммы узлового расхода должен отходить транзитный расход воды в башню (табл.2). К узлу 1 должен подаваться расход воды, подаваемый насосами в эти расчетные часы, определяемый по формуле:

где р – процентный расход воды (подача НС II-подъема) в расчетные часы (табл.2, колонка 8).

При пожаре к узлу 1 подходит расход максимального водопотребления (л/с) + пожарный расход (л/с). Узловые расходы остаются такими же как на схеме (рис.2б), башня не работает, пожарный расход транзитом подается к узлу пожара.

При потокораспределении должно выполняться главное условие – количество воды, поступающее к узлу, равно количеству воды выходящему из узла (Первый закон Кирхгофа) т.е.

15

Намечаются точки, в которых потоки сходятся. Для рис.2а это узел подачи воды в башню, для рис.2б – это узел питания (влияния) башни, для рис. 2в – узел возникновения пожара.

Определяют расходы воды по участкам, на которых назначают диаметр. При этом необходимо соблюдать следующие условия:

диаметры труб соединяемых в одном узле, не должны отличаться более чем на два порядка в сортаменте;

диаметры магистральных линий должны уменьшаться по направлению основных потоков воды;

диаметры перемычек назначаются на один порядок в сортаменте ниже диаметров магистральных линий, подходящих к данному узлу;

экономическому диаметру dэ, при расчетном расходе соответствует определенная (экономическая) скорость течения воды, которая находится в пределах 0,7-1,5 м/с.

Определение диаметров труб ведется в табличной форме – табл.4.

По заданным расходам, учитывая вышеперечисленные рекомендации, с использованием [2] назначают диаметры выбранных труб. Если трубы пластмассовые, то необходимо пользоваться [2 табл. 1,2]. При этом в табл.4 необходимо записать скорость для данного диаметра по своим расходам для каждого режима.

16

а) час м аксим альн о го во до п о треблен ия

б) час м аксим альн о го тран зита во ды в ВБ

в) час м аксим альн о го во до п о треблен ия+п о жар

Рис. 2. Потокораспределение воды

17

7. Гидравлических расчет кольцевой водопроводной сети

Задачей увязки кольцевой сети является нахождение действительного распределения воды по участкам при принятых наиболее выгодных диаметрах и расчетных режимах работы сети. Расчет кольцевых водопроводных сетей для всех колец и узлов сети должен удовлетворять следующим условиям:

Кроме условий (18), в каждом кольце и по внешнему контуру сети суммарные потери напора должны быть равны нулю (второй закон Кирхгофа):

то есть в каждом кольце сумма потерь напора на участках, где вода движется по часовой стрелке по отношению к данному кольцу, обозначенная знаком «+», должна быть равна сумме потерь напора на участках, где вода движется

где A – удельное сопротивление для полиэтиленовых труб [2, табл. 1.14], при v=1м/с;

k – поправочный коэффициент к значению А [2, табл. 1.15]; l – длина трубопровода на данном участке, м.

Существует множество методов гидравлического расчета кольцевых сетей. Один из них метод В.Г. Лобачева и Х. Кросса. Увязка сети по этому методу при соблюдении первого закона Кирхгофа достигается последовательным введением поправок к расходам на участках кольца, выраженным через контурный расход q в кольце, до тех пор пока не будет

выполнятся и второй закон Кирхгофа (условие 19). Так как расходы воды на каждом участке распределены ориентировочно, то сумма потерь напора в кольце будет равна не нулю, а какой-то величине h , называемой невязкой.

Расчет и увязку кольцевой сети ведут в табличной форме для каждого расчетного участка (табл. 5).

В табл. 5 значения А в с2/м3, значения s в с2/м5. Так как q в л/с, то

Если невязка h превышает hдоп определяется поправочный расход q и все вычисления повторяются пока не будет соблюдено условие h hдоп .

Величина поправочного расхода в кольце определяется по формуле

q h 1000 , л/с, (24)

2 sq

где h - невязка из табл.5 со своим знаком;

sq - сумма абсолютных значений sq (табл.5).

Если невязка имеет знак «+», то увязочный расход q имеет знак «-» и

должен проводится в отрицательном направлении, т.е. из расходов на линиях с направлением по часовой стрелке должны вычитаться увязочные расходы, а к расходам с противоположным направлением должны прибавляться. И наоборот.

Гидравлический расчет осуществляется на каждый расчетный случай (рис. 2а, 2б, 2в.) отдельно в табл. 5, а, б, в.

19