Расчетная работа № 8.
Проектирование временной системы водоснабжения,
Общие условия: свиноводческая ферма в летний период содержит свиней на базках. Имеется 4 бригады. Вода на каждый базок подается по стальным трубам из напорного бака, расположенного на эстакаде возле шахтного колодца. Подача воды из колодца в бак осуществляется насосом.
Схема полевого водопровода животноводческой фермы приведена на рис. 81.
Дано: Количество поилок на каждом базке n. Емкость каждой поилки W. Длина участка 1-2: L1, расстояние между точками подключения L2; время наполнения всех поилок одной бригады – t ; Отметка поверхности в месте расположения эстакады Z1. Отметка уровней воды в поилках Z2. Все базки расположены на одинаковых отметках.
Рис. 8.1 Схема полевого водопровода животноводческой фермы.
Обозначения: а – шахтный колодец с погружным насосом;
б – напорный бак на эстакаде;
в- водоразборная площадка;
г – трубопровод;
д – устройство для подключения пенькового рукава;
е – базки свиноводческих бригад.
Исходные данные приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1.
Показатели |
Варианты |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
n ,штук |
2 |
5 |
3 |
6 |
2 |
4 |
5 |
3 |
6 |
4 |
W , м3 |
0,15 |
0,25 |
0,2 |
0,3 |
0,25 |
0,35 |
0,3 |
0,2 |
0,35 |
0,4 |
L1 , м |
85 |
75 |
90 |
70 |
95 |
95 |
75 |
95 |
100 |
80 |
L2 , м |
40 |
60 |
50 |
40 |
65 |
45 |
45 |
50 |
60 |
55 |
t , мин |
45 |
45 |
40 |
50 |
60 |
35 |
55 |
55 |
40 |
50 |
Z1 , м |
90 |
140 |
50 |
100 |
60 |
110 |
70 |
120 |
80 |
130 |
Z2 , м |
87 |
143 |
48 |
105 |
56 |
114 |
66 |
125 |
78 |
134 |
8.5.Требуется:
а) определить диаметры труб для каждого участка;
б) определить требуемую высоту эстакады;
в) определить объем напорного бака;
г) определить подачу насоса.
8.6. Условия проектирования:
Пеньковый рукав для наполнения поилок имеет длину 30 м и диаметр 45 м. Все поилки во всех бригадах должны наполняться одновременно. Поение свиней осуществляется 4 раза в сутки в дневное время. Насос в ночное время не работает. Высота эстакады не должно превышать 20 м.
8.6.Решение.
Рассмотрим пример для следующих данных:
n = 4 мм, W= 0,25м, l1=80 м, l2= 50 м, t=60 мин, Z1 =30 м, Z2 =33 м.
Подбираются диаметры труб для каждого участка. В наиболее выгодном положении находятся базки 1-й и 4-й бригад, как самые удаленные. За расчетную точку принимается точка 4.
Определяется потребное количество воды для одного поения на одном базке:
(8.1)
где n- количество поилок на базке, штук;
W- емкость одной поилки, м3.
Определяются секундные расходы воды на расчетных участках:
,
(8.2)
где t- расчетное время наполнения всех поилок одной бригады, мин.
(8.3)
.
(8.4)
Расчеты по определению диаметров труб и потерь напора на расчетных участках сводятся в таблицу 8.2.
Диаметры труб подбираются по расходам, а удельные сопротивления принимаются по диаметрам из рекомендаций, приведенных в таблице 8.3.
Таблица 8.2.
Расчеты по определению диаметров труб и потерь напора на расчетных участках
№ |
Длина участка, м. |
Расход, л/с. |
Длина, мм. |
Удельное сопротивление, А |
Потери напора, nW=Alq2, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1-2 |
80 |
1,12 |
32 |
0,1 |
10,03 |
2-3 |
25 |
0,56 |
25 |
0,41 |
3,21 |
3-4 |
50 |
0,28 |
20 |
1,41 |
5,53 |
Итого: hW= 18,77 |
|||||
Таблица 8.3.
Диаметры труб и удельные сопротивления
q, л/с |
0-0,12 |
0,12-0,21 |
0,21-0,4 |
0,4-0,65 |
0,65-1,14 |
1,14-1,5 |
d , мм |
10 |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
A
,
|
23,6 |
6,8 |
1,41 |
0,41 |
0,1 |
0,05 |
q, л/с |
1,5-2,6 |
2,6—4,3 |
4,3-6,0 |
6,0-10,5 |
10,5-16,0 |
d , мм |
50 |
70 |
80 |
100 |
125 |
A , |
10,013 |
10,004 |
0,0016 |
0,0004 |
0,00013 |
Определяется требуемая высота эстакады по формуле:
,
м, (8.5)
где Z1- отметка поверхности земли в месте расположения эстакады, м;
Z2 – отметка уровня воды в поилке, м;
hобщ. – общие потери напора при транспортировании воды из водонапорного бака в поилку, м;
h ов – необходимый свободный напор на выходе из пенькового рукава, м.
Принимается hов.= 1м.
Общие потери напора равны:
,
м, (8.6)
где hn- потери напора в пеньковом рукаве,
,
м, (8.7)
где Ap - удельное сопротивление в пеньковом рукаве
, (8.8)
где Кр – коэффициент пропускной способности пенькового рукава.
Для d= 45 мм, Кр = 45л/с.
Отсюда:
l- длина рукава, м;
q - расход воды по рукаву. Он равен расходу на участке 3-4: q = 0,282 л/с
hn = 0,022·30·0,282=0,05м
hобщ.= 18,77+0,05= 18,22 м,
Нэ= 30- 33+18,82+1 = 16,82 м
Таким образом выполнено техническое условие: высота эстакады менее 20 м.
Если Нэ › 20 – изменяются диаметры труб на участках.
Определяется объем напорного бака.
Бак должен обеспечить суточный расход воды на все поилки.
Поэтому : объем бака должен равняться:
,
м3
(8.9)
где N – число поений животных за сутки, = 4;
q1-2 – расход на участке 1-2, л/с;
t – время наполнения поилок , час.
Определяется подача насоса. Назначается режим его работы с 9..00 до 17.00, т.е. 8 часов в сутки. При равномерной работе он должен подать в бак W=16,13м3. Поэтому подача насоса равна:
(8.10)