3. Определение расчетных расходов воды

Водопроводная сеть должна быть рассчитана на работу при максимальной нагрузке. Наибольший расход воды в военном городке в час максимального водопотребления составит:

Расход воды на производственном предприятии по заданию составляет: Q_пр=10,6л/с

Таким образом, в час максимального водопотребления водопровод должен обеспечить расход: Q=Q_пр+Q_хп=10,6 + 30,7 =41,3 л/с

Предполагается, что в течение часа отбирается равномерно.

Определяем расчетное количество одновременных пожаров и расчетные расходы воды на наружное внутреннее пожаротушение.

Согласно [1] п.2.23 при площади территории производственного предприятия до 180 га, число жителей в населённом пункте свыше 10 до 25 тыс. человек принимаем два пожара (один на предприятии и один в населённом пункте).

Расчётный расход воды на наружное пожаротушение в населённом пункте определяется согласно [1] таблице 5 по численности населения и этажности застройки независимо от степени огнестойкости здания.

При застройке зданиями высотой 3 этажа и выше и численности населения 7,0 тыс. человек расчётный расход воды на наружное пожаротушение на один пожар составит  Q_H=10 л/с. Внутреннее пожаротушение для жилых зданий данной этажности согласно [2] таблице 1 не предусматривается.

Расчётный расход воды на наружное пожаротушение на производственном предприятии определяется по степени огнестойкости, категории помещений по пожарной опасности и объёму этого здания, для тушения пожара в котором требуется наибольший расход (для диктующего здания).

По заданию наибольшую пожарную опасность представляют здания II степени огнестойкости с категорией помещений "Б" объёмом 2,0 тыс.м³.

Расчётный расход воды на наружное пожаротушение через гидранты согласно [1] таблице 7 составит  Q_H=15 л/с.

Кроме того, при пожаре на производственном предприятии тушение будет осуществляться от пожарных кранов. Согласно [2] таблице 2 для внутреннего пожаротушения должна быть обеспечена одновременная работа двух струй производительностью по 5 л/с каждая.

Расход воды на внутреннее пожаротушение составит:

Q_BH=2·5=10 л/с

Общий расход воды для наружного и внутреннего пожаротушения должен быть

Q_пож=Q_Н+Q_H+Q_BH=10+15+10=35 л/с

4. Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода воды

Основной задачей расчёта проектируемого наружного водопровода является обеспечение подачи воды к каждому зданию и сооружению в необходимом количестве и под соответствующим напором. Расчёт водопроводной сети ведётся из условия подачи, отвечающий наименьшим затратам на строительство и эксплуатацию. Расчёт водопровода необходим также не только для выбора диаметра труб и определения потерь напора в водопроводной сети, но и для установления напоров у насосной станции, подбора насосов определения высоты водонапорной башни в зависимости от потерь напора в водонапорной сети при подаче расчётных расходов к местам отбора.

Подготовка к гидравлическому расчёту начинается с распределения хозяйственно-питьевого расхода воды по узлам отбора. С этой целью определяем:

Удельный расход воды для рассчитываемой сети:

Таблица 2

Путевые расходы по участкам сети

Номера участков	Расчётная формула	Расчётные величины	Путевой расход, л/с
1-2	q1-2= qудl1-2	0,014x310	4,3
2-3	q2-3= qудl2-3	0,014x280	3,9
3-4	q3-4= qудl3-4	0,014x250	3,5
4-5	q4-5= qудl4-5	0,014x280	3,9
5-6	q5-6= qудl5-6	0,014x150	2,1
6-7	q6-7= qудl6-7	0,014x295	4,1
7-1	q7-1= qудl7-1	0,014x435	6,1
2-5	q2-5= qудl2-5	0,014x250	3,5

Проверка:

Во избежание арифметических ошибок проверка выполняется обязательно. Для получения удовлетворительного результата при проверке, удельный должен быть вычислен предельно точно. При получении незначительных расхождений путевые расходы следует округлять до десятых долей единицы с таким расчётом, чтобы выполнялось условие:

Таблица 3

Узловые расходы

Номер узла	Расчётная формула	Расчётные величины	Узловой расход
1			5,2
2			5,85
3			3,7
4			3,7
5			4,75
6			3,1
7			5,1

Проверка:

Примечание: Для сокращения значности узловые расходы в узлах 2 и 3,4 округлены до десятых долей единицы.

Расход воды на предприятии 10,6 л/с в узле 5.

Из схемы водопроводной сети видно, что наиболее трудных условиях будет работать узел №4. Этот узел наиболее удален от ввода и расположен в самой высокой точке. Поэтому узел №4 будем считать диктующей точкой сети (точкой схода воды).

Из точки ввода в сеть (узел №1) в диктующую точку. Вода может поступать по трем наиболее вероятным направлениям, а именно:

I. 1-2-3-4

II. 1-7-6-5-4

III. 1-2-5-4

Эти направления по схеме обозначаем стрелами. Производим предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки.

Рис. 2 Предварительное распределение расчетных расходов в сети, начиная с диктующей точки

Так как по подаче воды в узлы подбираются диаметры труб по участкам, то подачу в узлы можно назвать условной пропускной способностью труб. Таким образом, оформляется расчётная схема "Подготовка к гидравлическому расчёту на пропуск хозяйственно-питьевого расхода". После составления расчётной схемы необходимо приступить к подбору диаметров труб. При выборе диаметров труб водоводов и водопроводных линий по расходам воды прежде всего исходят из технико-экономических соображений. Диаметры труб подбираются с использованием экономических скоростей движения воды и "Таблиц для гидравлического расчёта водопроводных труб" [4]. Учитывая, что расход воды для целей пожаротушения велик по сравнению с прочими с прочими расходами, при подборе диаметров труб необходимо использовать нижние границы экономических скоростей движения воды. Подобранные диаметры труб наносятся на расчётную схему и приступают к составлению таблицы "Гидравлический расчёт водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расхода". Принимаем, что трубы выполнены из чугуна.

Таблица 4

Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск максимального хозяйственно-питьевого и производственного расходов

Номер кольца	Номер участка	Длина участка l,м	Расход на участке q, л/с	Диаметр труб d, мм	Скорость воды V, м/с	1000i			Потери напора h, м
I	1-2	310	20,4	150	1,12	15,8			+4,108
	2-5	250	9	100	1,10	25,6			+5,632
	5-6	150	7,6	100	0,93	18,7			-2,992
	6-7	295	10,1	125	0,81	10,8			-2,808
	7-1	435	12,95	125	1,02	16,7			-3,676
∆h=-0,264 м
II	2-3	280	5,55	80	1,05		30,5	+5,49
	3-4	250	2	80	0,37		4,66	+1,9106
	4-5	280	2,15	80	0,41		5,53	-1,5484
	5-2	250	9	100	1,10		25,6	-5,632
∆h=-0,2102 м

h_i = 1000i ∙ l_i/1000,

где 1000i - коэффициент Шевелева.

h_i = A_i ∙ l_i ∙ q² ∙ K_n

A – удельное сопротивление труб, в соответствии с таблицей 2 [Шевелев Ф.А.];

K_n – поправочный коэффициент, в соответствии с таблицей 3 [4].

Для каждого кольца выберем условно – положительное направление – по часовой стрелке, т.к. оба кольца сети удовлетворяют условию - 0,5 < Δh < 0,5. Следовательно, сеть увязана.

Окончательно вычисленные величины заносим на расчетную схему увязанная водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода.

Рис. 3 Увязанная водопроводная сеть на пропуск хозяйственно-питьевого и производственного расхода

Далее определяются потери напора в сети по направлениям питания (от ввода к диктующей точке).

h_I=h_1-2+h_2-3+h_3-4= 4,108+5,49+1,9106 = 11,5086 м

h_II= h_1-7+h_7-6+ h_6-5+h_5-4=3,676+2,808+2,992+1,5484= 11,0244м

h_III= h_1-2+h_2-5+h_5-4 = 4,108+5,632+1,5484 = 11,2884 м

Средние потери напора в сети определяются:

h_сети=(h_I+h_II+h_III)/n=(11,5086+11,0244+11,2884)/3= 11,3 м

Эта величина потерь напора в дальнейшем будет использована при расчете сооружений, работающих совместно с водопроводной сетью, это определение высоты водонапорной башни, а также подбора хозяйственных насосов станции II подъема.