rgr_gidravlika

где m - количество этажей.

Водонапорные башни, размещаемые на сети, позволяют повысить не только равномерность работы системы, но и в значительной степени ее надежность. Наличие в баках напорных емкостей определенного объема позволяет сократить период нарушения нормального водообеспечения потребителей при авариях. В баке водонапорной башни должен храниться неприкосновенный противопожарный запас воды, рассчитанный на 10-минутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды. Предполагается, что в течение первых 10 мин на насосной станции будут включены пожарные насосы, которые обеспечат подачу расчетного пожарного и максимального секундного расходов на другие нужды в течение 3 ч. наибольшего водопотребления. Башню на период тушения пожара отключают.

Для расчетов необходимо построить интегральные графики потребления воды населением и подачи ее в водонапорную башню насосной станцией. Интегральный график строится на основании данных приложения 12 путем последовательного суммирования за каждый последующий час расходов различных видов потребителей. Необходимо определить, какое количество воды за каждый час расходуется каждым из потребителей. Затем эти значения суммируют и находят процентное отношение полученной суммы к максимальному суточному расходу всех потребителей (противопожарный расход не учитывается). Этот показатель наносится на график за каждый последующий час. Необходимо помнить, что при правильных расчетах сумма израсходованной воды за 24 часа должна составить 100%.

Если максимальный суточный расход производственных потребителей составляет менее 3% от максимального суточного расхода на хозяйственнопитьевые нужды, то интегральный график водопотребления строится только для населенного пункта. График работы насосной станции выбирают такой, чтобы сумма максимальных разностей по избытку и недостатку (a, b) была бы наименьшей, то есть чтобы регулирующая емкость бака была бы минимальной

(рис. 4).

Объем бака водонапорной башни рассчитывается по формуле:

где Wp- регулирующий объем, м3:

где Qсут. max - расчетный суточный расход населенного пункта в сутки наибольшего водопотребления, м3/сут.;

a, b - максимальные разности ординат интегральных графиков подачи и потребления соответственно по избытку и недостатку, % от расчетного суточного расхода воды;

Wн.п.з. - неприкосновенный противопожарный запас воды, м3.

12

Lуч - длина участка ответвления,м Характеристика трубы:

где q – действительный расход на каждом из участков ответвления, к нему также

прибавляем пожарный расход, т.к. пожар может возникнуть в любой точке сети, м3/с.

Действительный расход определяется следующим образом: к расчетному расходу на участке нужно прибавить пожарный расход, т.к. пожар может возникнуть в любой точке сети, затем по значению А (см. приложение 10) выбирают ближайший больший диаметр трубы.

14

Если разница отметок zн – zк составляет более 6-7 м, то из-за возможности кавитации в качестве силового агрегата следует выбирать погружные насосы и соответственно изменить расчетную схему. Пример расчета приведен в следующем издании [5, с. 202].

2. Методические указания для определения потерь напора

Так как на трубопроводе имеются местные сопротивления, то согласно принципу наложения потерь общие потери напора на нѐм являются алгебраической суммой потерь по длине и потерь напора в местных сопротивлениях:

h- потери напора на линии всасывания или нагнетания;

-коэффициент гидравлического сопротивления трения; i - сумма коэффициентов местного сопротивления;

l - длина трубопровода, м;

d - действительный диаметр трубопровода, м;

v - действительная скорость движения воды в трубе.

Скорость движения воды для насосных станций определяется из соображений экономичности работы трубопровода и выбирается из [2П1]

По выбранной скорости трубопровода и расходу насоса определяем диаметр трубопровода и выбираем ближайший действительный диаметр трубы:

Затем из приложения выбирают ближайший стандартный диаметр трубы и уточняют действительную скорость движения воды:

Q - расход насоса.

d - действительный диаметр трубопровода.

Коэффициент гидравлического сопротивления трения определяют по нижеприведенной методике.

Для определения коэффициента гидравлического сопротивления ( ) находим число Рейнольдса для каждого из трубопроводов:

Если Re > 2320 (режим турбулентный), то нужно определять составной

16

Если Re< 10, то коэффициент определяют по формуле Блазиуса (зона гидравлически гладких труб):

При Red/ = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

При Red/ > 500 коэффициент определяют по формуле Шифринсона (квадратичная зона):

Коэффициенты местных сопротивлений зависят от типа местного сопротивления и геометрических параметров трубы и в большинстве случаев выбираются из таблиц.

На принятой схеме насосной установки (см. рис. 1) выделяем следующие местные сопротивления: 2 — приемный клапан с сеткой, 3 — плавный поворот трубы на 90. (колено) на линии всасывания, 5 — обратный клапан, 6 — регулировочная задвижка на линии нагнетания. Значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в приложении 3.

На практике иногда коэффициенты местных сопротивлений заменяют их эквивалентными длинами. В этом случае длину всасывающей и нагнетающей магистрали увеличивают на эквивалентную длину местного сопротивления.

Значения эквивалентных длин приведены в приложении 4.

3. Методические указания по выбору насоса для насосной установки

Выбор насоса зависит от режима работы системы водоснабжения, заданного расхода и высоты подъема воды. Насос подбирают по каталогу. В каталоге насосов имеются сводные графики полей Н, Q в логарифмических координатах, которые представляют собой поле, покрытое «флажками» (рис. 6). Каждый флажок характеризует какую-либо марку насоса. Причем кривая H–Q, ограничивающая флажок сверху, — при исходном диаметре, а кривая H–Q, ограничивающая флажок снизу, — после обточки колеса по минимально допустимому диаметру. Если обточка колеса не допускается, то на графике изображают отрезок кривой H–Q.

По сводному графику производится ориентировочный выбор марки насоса по полученным в предыдущем разделе значениям расхода и напора. Для этого на сводный график полей насосов типа К и КМ (К — насос консольный, КМ — насос консольно-моноблочный) наносят координаты Q и H и находят точку их пересечения.

Данная точка А (см. рис. 6) должна лежать на одном из полей насосов, который и будет являться искомым. В том случае если расчетная точка не попадает ни на одно из полей, следует изменить количество часов работы насосной установки так, чтобы она сместилась параллельно оси Q в зону, где есть поля характеристик

17

насосов. Если таким образом не удается подобрать насос, тогда необходимо предусмотреть последовательное или параллельное включение насосов.

При изменении продолжительности работы насоса изменяется емкость водонапорной башни. Выбранная марка насоса уточняется по характеристикам насосов, приводимым в приложении 5.

Технические данные выбранного центробежного насоса представить в виде таблицы 1.

Таблица 1

Рис. 6. Сводный график полей Q – H насосов типа К и КМ

18

значение, определенное как Q ,ω тогда выражение для определения АН будет иметь следующий вид:

нагнетающей ветви;

lвс, lн — длины всасывающей и нагнетающей ветви соответственно, м; dвс, dн — диаметры трубопроводов всасывающей и нагнетающей ветви, м; Σζiв, Σζiн — сумма коэффициентов местных сопротивлений

всасывающей и нагнетающей ветви.

Значения, входящие в формулу, берутся из задания и предыдущих расчетов отдельно для всасывающей и нагнетающей ветвей.

Так как точка А (рис. 7) находится на кривой, соответствующей характеристике трубопроводов, то величину их удельного сопротивления можно определить более просто из формулы:

Затем выбирают не менее 6 значений Q в диапазоне расходов характеристики насоса и определяют соответствующие им требуемые значения напоров для трубопроводов насосной станции по формуле (2). Данные расчетов заносят в таблицу. Графики характеристики насоса и суммарной характеристики трубопроводов насосной станции пересекаются в т. Р, которая и является искомой рабочей точкой насоса.

5. Методические указания для определения параметров обточки колеса и мощности насоса

Рабочая точка насоса очень редко совпадает с расчетной. Для того чтобы обеспечить перевод работы насоса из т. Р в т. А, существует несколько способов.

1.Изменение крутизны характеристики трубопроводов за счет дросселирования потока воды на выходе из насоса задвижкой. При закрытии задвижки кривая Нс (рис. 7) пойдет круче.

2.Изменение заводской характеристики насоса:

а) изменение частоты вращения; б) подрезание диаметра рабочего колеса.

Первый способ наиболее простой, но менее эффективный, т.к. снижается КПД установки.

Второй способ (изменение частоты вращения) применяется редко из-за сложности систем регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, используемых для привода центробежных насосов. В случае подрезания диаметра рабочего колеса сохраняется высокий КПД установки при минимальных издержках на переоборудование установки.

Для расчѐта параметров насоса при обточке колеса пользуются теорией подобия. Если соотношение действительного диаметра к подрезанному обозначить через X

20