1.1 Исходные данные для расчета водопроводной сети
Необходимо произвести расчет водопроводной сети, трассировка которой приведена на рис 1.3.
Рис. 1.3 Схема подачи от насосной станции к потребителям
Из подземного резервуара вода насосной станцией H подается в водонапорную башню Б, из которой поступает в тупиковую водопроводную сеть, снабжающую водой потребителей в точках 2, 4, 5, 7
Исходные данный для расчета представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1
Исходные данные для расчета водопроводной сети
N |
17(первая группа) |
||
Расходы по объектам |
Свободные напоры |
||
g7 |
105 л/с |
Нсв2 |
10 м. вод.ст. |
g2 |
21 л/с |
Нсв4 |
12 м. вод.ст. |
g4 |
42 л/с |
Нсв6 |
10 м. вод.ст. |
g6 |
73,5 л/с |
Нсв7 |
14 м. вод.ст. |
Длины участков |
Геодезические отметки |
||
LН-Б |
1340 м |
Z2 |
22 м |
LБ-1 |
470 м |
Z7 |
41 м |
L1-2 |
134 м |
Z4 |
29 м |
L5-6 |
185 м |
ZБ |
32 м |
L1-3 |
150 м |
Z6 |
37 м |
L3-4 |
195 м |
ZН |
27 м |
L5-7 |
270 м |
|
|
L3-5 |
200 м |
||
1.2 Расчет тупиковой водопроводной сети:
1. Определим расход воды по участкам:
g 5-7 = g7 = 105 л/c;
g 5-6 = g6 = 73,5 л/c;
g 3-4 = g4 = 42 л/c
g 1-2 = g2 = 21л/c;
g 3-5 = g7 + g6 = 105 + 73,5 = 178,5 л/c;
g 1-3 = g7 + g6 + g4 =105+73,5+42=220,5 л/c;
g Б-1 = g2+g4+g6+g7 = 21+42+73,5+105 = 241,5 л/c.
2. Установим диаметр труб для отдельных участков сети. Для этого из приложения 1 [1], в зависимости от количества воды, протекающей по данному участку, выберем диаметры труб при экономическом факторе Э = 0,75. Выбранные диаметры и материалы труб представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Выбранные типоразмеры и сортаменты труб
Участок |
Предельный расход q, л/с |
Внутренний диаметр трубы d, мм |
Материал |
Удельное сопротивление трубопровода, А, м |
g5-7 |
105 |
350 |
Сталь |
0,4078 |
g1-3 |
220,5 |
500 |
Сталь |
0,06222 |
g5-6 |
73,5 |
300 |
Сталь |
0,9392 |
g1-2 |
21 |
200 |
Пластмасса |
- |
g3-5 |
178,5 |
450 |
Чугун |
0,1195 |
g3-4 |
42 |
250 |
Пластмасса |
- |
gБ-1 |
241,5 |
500 |
Сталь |
0,06222 |
3. Установим истинные движения воды в трубе принятого диаметра по формуле:
;
где q - расход воды на участке, м3/с;
d - диаметр трубопровода, м.
=
=
1,09
м/с;
=
= 1,12
м/с;
=
= 1,04
м/с;
=
= 0,67
м/с;
=
= 1,12
м/с;
=
= 0,86
м/с;
=
= 1,23
м/с.
Фактическая скорость не превышает рекомендуемую (табл 1.3).
Таблица 1.3
Экономически выгодные скорости движения воды в трубопроводах
-
Диаметр трубы, мм.
до 300
300 - 900
более 1000
Скорость воды, м/с
0,6-0,9
1,0-1,4
1,5-1,7
4. Определим потери напора h (м) на трение в водопроводных трубах. Они складываются из потерь напора на прямых участках трубопровода (они связаны с трением слоев воды друг о друга и о стенки трубопровода) и из местных потерь в арматуре, фасонных частях, изгибах и сужениях водного потока и т.п.
Потери
напора на прямых участках трубопроводов
(м) определяются по формуле:
;
где i - удельные потери напора в трубопроводе длиной 1 м (гидравлический уклон), м/м;
где А - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра и шероховатости внутренней поверхности труб, м (табл.1.2).
L - длина трубопровода (участка), м.
Определим гидравлический уклон:
=0,4078
=0,004496
м/м;
=0,06222
=0,003025
м/м;
=0,9392
=0,005074
м/м;
=0,1195
0,17852=0,003808
м/м;
=0,06222
0,24152=0,003629
м/м;
Для пластмассовых труб значения гидравлического уклона выбираем по «Таблицам для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных труб» [2]
м/м;
м/м.
Определим потери напора на прямых участках трубопроводов:
=0,004496
270
= 1,21 м;
=0,003025
150
= 0,45 м;
=0,005074
1850
= 0,94 м;
=0,00245
134
= 0,33 м;
=0,003808
200
= 0,76 м;
=0,0167
195
= 3,25 м;
=0,003629
470
= 1,71 м.
Потери напора в местных сопротивлениях принимаются равными 5-10% потерь на прямых участках, тогда суммарные потери напора на участках с учетом местных сопротивлений h (м) равны:
=1,21
1,1
= 1,34 м;
=
0,45
1,1=
0,5 м;
=0,94
1,1=1,03 м;
=
0,32
1,1= 0,36 м;
=
0,76
1,1=0,84
м;
=
3,25
1,1=
3,58 м;
=
1,71
1,1=
1,88 м.
5.Определим суммарные потери напора от каждого потребителя (точки 2, 4, 6, 7) до водонапорной башни:
=
+
=
1,88 + 0,36 = 2,24 м.
=
+
=
1,88 + 0,5 + 3,58 = 5,96 м.
=
+
+
+
=
1,88 + 0,5 + 0,84 + 1,03 = 4,25 м.
=
+
+
+
=
1,88 + 0,5 + 0,84 + 1,37 = 4,59 м.
6. Рассчитываем необходимая высота водонапорной башни для каждой точки (2, 4, 6, 7).
H2=
Z2
ZБ +
=
22
32
+ 2,24 + 10 = 2,24 м;
H4=
Z4
ZБ +
=
29
32
+ 5,96 + 12 = 14,96 м;
H6=
Z6
ZБ +
=
37
32
+ 4,25 + 10 = 19,25 м;
H7=
Z7
ZБ +
=
41
32
+ 4,59 + 14 = 27,59 м.
Результаты расчетов занесены в таблицу 1.4.
Таблица 1.4
Результаты расчетов водопроводной сети
Обозначение участка |
Расход на участке g, л\с |
Длина участка L, м |
Диаметр трубы, D, мм |
Скорость воды Vрасч, v/c |
Гидравлический уклон i, м/м |
Потери напора на участке hтр, м |
Потери напора с учетом местных сопротивлений h, м |
Суммарные потери напора от потребителя до башни HБ-К, м |
Разность геодезических отметок Zб – Zк,.м |
Свободный напор Hсв, м.вод.ст. |
Высота водонапорной башни Нб, м |
5-7 |
105 |
270 |
350 |
1,09 |
0,004496 |
1,21 |
1,34 |
4,59 |
9 |
14 |
27,59 |
1-3 |
220,5 |
150 |
500 |
1,12 |
0,003025 |
0,45 |
0,5 |
- |
- |
- |
- |
5-6 |
73,5 |
185 |
300 |
1,04 |
0,005074 |
0,94 |
1,03 |
4,25 |
5 |
10 |
19,35 |
1-2 |
21 |
134 |
200 |
0,67 |
0,00245 |
0,33 |
0,36 |
2,24 |
-10 |
10 |
2,24 |
3-5 |
178,5 |
200 |
450 |
1,12 |
0,003808 |
0,76 |
0,84 |
- |
- |
- |
- |
3-4 |
42 |
195 |
250 |
0,86 |
0,0167 |
3,25 |
3,58 |
5,96 |
-3 |
12 |
14,96 |
Б-1 |
241,5 |
470 |
500 |
1,23 |
0,003629 |
1,71 |
1,88 |
- |
- |
- |
- |
Из результатов расчета принимаем высоту водонапорной башни HБ = 28 метров
7. Рассчитаем водовод Н – Б:
Определим расход воды:
gБ-1 = g2+g4+g6+g7 = 21 + 42+ 73,5 + 105 = 241,5 л/c
Исходя из расхода воды выберем диаметр трубы при экономическом факторе Э = 0,75:
dБ-1 = 500 мм, А = 0,06222, материал – сталь.
Рассчитаем истинную скорость движения воды по трубе принятого диаметра:
= = 1,23 м/с
Полученное значения скорости укладывается в экономически выгодные скорости движения воды в трубопроводах
Определим гидравлический уклон:
=0,06222
=0,00363;
Определим потери напора на прямых участках трубопроводов:
;
Суммарные потери напора на участках с учетом местных сопротивлений h (м) равны:
=4,86
1,1
= 5,35 м;
8. Определим напор насоса по формуле
Hм= Hч+НБ +ZБ-ZН+hизл+ hБ+ hВС
где Нм - манометрический напор насоса, м. вод. ст.;
Нч - потери напора в нагнетательном трубопроводе (на участке Н-Б);
НБ - высота водонапорной башни, м;
ZБ — ZH - разность геодезических отметок между водонапорной башней и насосной, м;
hизл. - напор свободного излива на конце трубопровода, принимается равным
0,5
1,5 м;
hб - высота воды в баке водонапорной башни, принимается равной 3 5 м;
h вс. - потери напора во всасывающем трубопроводе, м. Определяются по формуле
где
- гидравлический коэффициент сопротивления
трубопровода, принимаем 0,026;
- эквивалентная длина
арматуры, м. Арматура включает включает
приемную сетку с клапаном, нормальное
колено, переходной патрубок; Принимаем
из справочника для трубы D
= 500 мм
м.
-
длина всасывающего трубопровода,
принимается равной 10 м,
- диаметр всасывающего
трубопровода
диаметр
водовода Н-Б, равный 500мм.
Тогда
Q- количество воды, проходящее через насос, м3/с.
Тогда
Тогда напор насоса:
Hм= 5,35+28+32-27 + 1+ 4 + 0,088=43 м.
По требуемому расходу (Q = 869,4 м3/ч) и напору (Нм =43 м.)по каталогу насосов выбираем насос Д 1250-65, техническая характеристика которого представлена в таблице 1.5
Таблица 1.5
Техническая характеристика выбранного насоса
-
Типоразмер
Подача Q, м3/ч
Напор H, м.вод.ст.
Частота вращения вала n, мин-1
КПД η, %
Допустимый кавитационный запас
,
м.Мощность электродвигателя N, кВт
Д 1250-65
1250
65
1450
86
7
260