5. Подбор насосов для насосной станции II подъема

Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна

Q^хоз._нас1 = Q^об_сут  5,0 / 100 = 18843,5 5,0 / 100 =942,2 м³/ч =261,7 л/с,

Q^хоз._нас2 = Q^об_сут  1,0 / 100 = 18843,5 1,0/ 100 =188,4 м³/ч =52,34 л/с.

Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле

Н_{доп.нас} = 1,2h_вод + Н_вв + Z, (45)

где h_вод – потери напора в водоводах, определены в главе 5; Н_вв – напор на вводе (узел 1), определен в главе 3 п. 10 настоящих методических указаний для водопровода низкого давления; Z – разность отметок высот ввода и насосной станции, принимается Z = 3,0 м.

Тогда

H^хоз._нас = 1,1  7,2 + 60 +7,7 + 3 =78,62 м.

Напор насосов во время пожара определяем по формуле

H^пож._нас = 1,1  (h^вод._пож + h_с.) + Н_св + (Z_д.т. – Z_н.с.), (46)

Тогда

H^пож._нас = 1,1  (7,2 + 58,9) + 22 + 4 =93,2 м.

Выбор типа НС-II (низкого или высокого давления) зависит от соотношения требуемых напоров при работе водопровода в обычное время и при пожаре, так как разница напоров более 10 м, то насосную станцию НС-II строим по принципу высокого давления.

Подбор марок насосов выполняем по приложениям 8 и 9.

Категорию насосной станции по степени обеспеченности подачи воды определяем по п. 7.1, а количество резервных агрегатов по табл. 32, п. 7.3 СНиП 2.04.02-84*.

Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Основные данные о принятых насосах

Назначение насоса	Расчетная подача насоса, л  с-1	Расчетный напор насоса, м	Принятая марка насоса	Категория НС-II	Количество насосов
					рабочих	резервных
1	2	3	4	5	6	7
Хозяйственный	261,7	78,62	К160/30 (8К-6)	I	1	1
Пожарный	52,34	93,2	Д1250-65 (12 НДс)	I	1	1

9 Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети производственного здания

Определение нормативного расхода и числа пожарных струй

Минимальный расход воды и число струй для помещений высотой до 6 м определены по таблице 2 СНиП 2.04.01-85^*, приложение 10[1], и равно 2 струи с расходом Q_вн^пож= 2,5л/с.

Определение требуемого радиуса компактной части струи при угле наклона радиуса  = 60

, (47)

где 1,35 – высота расположения пожарного крана (ПК) и ствола от пола, п. 6.13 СНиП 2.04.01-85^*; Т – высота помещения, м.

Для получения пожарной струи с расходом воды 5 л  с^-1 следует применять пожарные краны и рукава диаметром 65 мм.

Определение расстояния между пожарными кранами

, (48)

где К – коэффициент, учитывающий орошаемость помещения струями. При одной струе К = 2, при 2-х – К = 1. При двух и более расчетных струй каждая точка помещения должна орошаться двумя струями; В  ширина помещения, м; l_р  длина рукава, принята 20+10м.

Определение радиуса действия пожарного крана

R_ПК = R_К.ПР + l_р, (49)

где R_К.ПР – длина проекции компактной части струи, принимается R_К.ПР = R_К / 2.

R_ПК = . (50)

R_ПК =

Определение количества пожарных кранов

По найденным L_ПК и R_ПК определим количество пожарных кранов.

Так как трубопроводы внутри помещений прокладываются в непосредственной близости к стенам или скрыто в плоскости стены, то длину кольцевой внутренней водопроводной сети можно принять равной длине периметра помещения или здания

L_с.вн = 2  (l_дл.зд + l_ш.зд), (51)

L_с.вн = 2  (100 +45)=290м

По найденному R_ПК выполним схему орошения помещения расчетным числом струй от пожарных кранов, с указанием численных величин l_дл.зд, l_ш.зд, R_ПК и L_ПК.

Рисунок 9.1 – Схема орошения помещения пожарными кранами

Определение узловых расходов

Расход одного пожарного крана q_пк равен расходу одной струи.

Расход на хозяйственно-производственные нужды принимаем равным для двух узлов равным

q_х-пр = 0,5Q_х-пр, (52)

q_х-пр = 0,5500=250м³/см=31,25 м³/ч=8,7л/с

Размещение узлов принимаем на сети на расстоянии половины ширины здания. Ввод размещен на половине длины здания.

Определение расходов на участках сети

Определяем удельный расход по формуле

(53)

где - длина участка; m – количество участков; j – номер участка.

м³/ч

Определим путевые отборы по формуле

, (54)

Таблица 9.1 – Путевые расходы

Номер участка	Длина участка, м	Путевой отбор, л/с
0-1	290	16,3
1-2	320	17,9
2-3	260	14,6
3-4	210	11,8
4-0	270	15,2
	1350	75,8

Определим узловые расходы по формуле

, (55)

где - сумма путевых отборов на участках, примыкающих к данному узлу;

Таблица 9.2 – Узловые расходы

Номер узла	Узловой расход, л/с
0	15,75
1	16,55
2	16,25
3	13,2
4	13,5

Добавим к узловому расходу 1 и 4 сосредоточенные расходы.

Тогда q₁=16,55+6,5=23,1 л/с, q₄=13,5+6,5=20 л/с

Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети.

Диктующими точками являются точки 2 и 3. Предварительно наметили направление движения воды от точки 1 к точке 3

Потоки воды могут подойти к точке 4 по двум направлениям: первое 0-1-2-3, второе 0-4-3. Для узла 0 должно выполняться соотношение . Величины л/с и л/с известны, а и неизвестны. Возьмем л/с.

Расходы воды по участкам можно определить из следующих соотношений:

, , .

В результате получится:

, , .

Диаметры труб участков сети можно определить по формуле

, (56)

где Q_уч – расход на участке, м³  с^-1; V – скорость движения воды, принимается 2…2,5 мс^-1.

По рассчитанному диаметру принимается диаметр трубы с условным проходом в мм по приложению 3. Для наружной сети принимают диаметры труб 100 мм и более, п. 8.46 СНиП 2.04.02-84^*.

По результатам принятых диаметров труб на участках определить средние скорости движения воды на участках водопроводной сети по формуле

, (57)

где d_р – расчетный внутренний диаметр участка, берется из приложения 3 (методических указаний).

h_уч = Al_учQ_уч², (58)

где l_уч – длина участка, м; Q_уч – расход воды на участке, м³  с^-1; А – удельное сопротивление водопроводной трубы, взято из приложения 3.

Увязка водопроводной сети проводится методом Лобачева-Кросса. Движение воды от ввода до диктующего узла в направлении по часовой стрелке условно принято положительным, а против часовой стрелки – отрицательным. Нужно найти разность суммы потерь напора на участках по часовой стрелке (направление 1) и суммы потерь напора на участках против часовой стрелки (направление 2).

, (59)

где n – количество участков в полукольце.

Величина h называется невязкой. Допустимая величина невязки h_доп  1 м. При h  h_доп производят увязку сети.

Если сумма положительных потерь напора больше отрицательных на величину более h_доп, то перегружены участки, по которым идет расход по часовой стрелке, и недогружены – против часовой стрелки. Значит, чтобы уменьшить величину h, необходимо расходы на участках с положительными потерями напора уменьшить, а на участках с отрицательными потерями напора увеличить на величину поправочного расхода.

Если сумма условно отрицательных потерь напора больше суммы положительных потерь напора, то, наоборот, расходы на участках с условно положительными потерями напора увеличить, а с условно отрицательными уменьшить на величину поправочного расхода q:

(60)

где h_i – потери напора на участке, м; q_i – расход воды по участку л  с^-1; n – количество участков в кольце.

Если сеть состоит из нескольких колец, то необходимо добиваться h_доп < 1 м для каждого кольца. Для каждого кольца получается своя величина q. Для общего участка двух колец поправочный расход определяется как сумма поправочных расходов (с учетом их знаков) для каждого кольца.

Зная q находят новую величину расхода q₁ = q  q и производят первое исправление; определяют потери напора на участках и т.д. аналогично ранее изложенному. Проверяется условие h < h_доп. Если невязка окажется снова больше допустимой, то делают второе, третье и т.д. исправлений, пока не будет выполнено условие h < h_доп.

Результаты гидравлического расчета сводим в таблицу 9.3.

Таблица 9.3 - Результаты гидравлического расчета

Номера направлений	Номер участка	Длина,lуч,м	Расход, qуч, л с-1	Диаметр, d, мм	Скорость, V, м × с-1
1	2	3	4	5	6
1	0-1	290	15,75	150	0,89
1	1-2	320	16,55	150	0,93
1	2-3	260	16,25	150	0,91
2	3-4	210	13,2	100	1,68
2	4-0	270	13,5	100	1,71
Первое исправление
Номера направлений
7	8	9	10	11	12
1	313,2	0.32	16,07	0,9	1,6
1	329,8		16,87	0,95	1,29
1	318,9		16,57	0,96	0,42
2	280,8		13,52	1,70	1,36
2	281,1		13,82	1,73	1,45
Второе исправление
Номера направлений
13	14	15	16	17	18
1	323,15	0.24	16,31	0,95	1,71
1	338,7		17,11	0,98	1,4
1	328,1		16,81	0,99	0,47
2	290,01		13,76	1,73	1,51
2	291,3		14,06	1,77	1,6
Третье исправление
Номера направлений
19	20	21	22	23	24
1	327,6	0.22	16,53	1,01	1,8
1	341,3		17,33	1,22	1,5
1	330,6		17,03	1,28	0,5
2	296,5		13,98	1,79	1,66
2	297,7		14,28	1,81	1,65

Определение средних потерь напора водопроводной сети.

Вода от узла 0 к диктующему узлу пойдет по двум направлениям; первое по часовой стрелке, второе против часовой стрелки.

Средние потери напора сети определим по формуле

(61)

где - сумма потерь напора на участках n направления 1; - сумма потерь напора на участках n направления 2.

Определение напора на вводе

Напор на вводе (узел 1) определяется по формуле

Н_вв = 1,2  h_C + Н_св + Z, (62)

где 1,2 – коэффициент, учитывающий местные потери напора; h_C – средние потери напора сети, м; Z – разность высот диктующего узла и ввода, принимается Z = 2 м; Н_св – свободный напор у диктующего узла, т.е. у пожарной колонки, установленной на гидрант.

Для водопровода высокого давления Н_св должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания, п. 2.30 СНиП 2.04.02-84^*. От сети водопровода высокого давления пожаротушение осуществляется непосредственно от колонки без пожарных автомобилей.

Для расчета рекомендуется принять прорезиненные пожарные рукава диаметром d_p = 77 мм, длиной линии l_р = 1260 м и стволы с насадками диаметром d_нас = 19 мм и расходом q_н = 5 л  с^-1.

Рассчитываем Н_св по формуле

Н_св = h_p + H_нас + Z_зд , (63)

где h_p – потери напора в рукавной линии, состоящей из n = 1260/30 = 42 рукавов, сопротивление одного рукава S_p = 0,015, приложение 5.

h = n  S_p  q_н²; (64)

h = 42  0,015  5²=15,75м

где H_нас – напор у насадка в мм, сопротивление S_н = 0,634, приложение 6.

H_нас = S_н  q_н²; (65)

H_нас = 0,634  5²=15,85м

Z_зд – высота здания, м, можно принять равной высоте помещения для одноэтажного здания.

Н_св = 15,75 + 15,85 + 2,5=34,1м

Н_вв = 1,2  32,62 + 34,1 + 2=76м

Заключение

В курсовой работе был запроектирован объединенный хозяйственно-питьевой и противопожарный водопровод. Были определены водопотребители и произведен расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые: производственные и пожарные нужды предприятия и поселка. Водопотребление было распределено по часам суток на предприятии и в поселке и выделено время максимального потребления воды с 8 до 9, составляет 1862,8 м³/ч, построен график водопотребления и выделено время работы насосов насосной станции для обеспечения подачи воды.

Так же был произведен расчет водоводов, целью которого было определить потери напора при пропуске расчетных расходов воды, расчет водонапорной башни, а так же гидравлический расчет внутренней водопроводной сети производственного здания.

Список литературных источников

1. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». – М.: Стройиздат, 1985.

2. СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». – М.: Стройиздат, 1986.

3. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания и сооружения / Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 1998.- 42 с.

4. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: Стройиздат, 1987. – 288 c.

5. Воротынцев Ю.П., Малахов В.Н. Инспектуру госпожнадзора о противопожарном водоснабжении – М.: Стройиздат, 1987.

6. Курганов А.М., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник. – Л.: Стройиздат, 1986. – 440 с.

7. Чистяков Н.Н., Коган Ю.Ш., Кирюханцев Е.Е. Противопожарное водоснабжение зданий. – М.: Стройиздат, 1990. – 176 с.

8. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. “Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб”. / Справочное пособие. – М.: Стройиздат, 1984.

9. Лобачев П.В. “Насосы и насосные станции”,-М.: Стройиздат, 1983.

10. Федеральные закон №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22 июля 2008 г.

11. Федеральный закон № 69 «О Пожарной безопасности» от 21 декабря 1994 года.

12. СП 8.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения».

13. СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод».