Реконструкция систем водоснабжения

Содержание
Введение
Раздел 1. Реконструкция водоводов
1.1 Исходные данные
1.2 Гидравлический расчет существующих водоводов
1.3 Гидравлический расчет первого варианта реконструкции без прокладки дополнительного водовода
1.4 Гидравлический расчет второго варианта реконструкции с прокладкой дополнительного водовода по всей длине
1.5 Гидравлический расчет третьего варианта реконструкции с прокладкой дополнительного водовода по части длины
1.6 Экономическое обоснование способа реконструкции водоводов
Раздел 2. Реконструкция насосной станции
2.1 Построение графика совместной работы насосов и водоводов
2.2 Обоснование способа реконструкции насосной станции
Литература

Реконструкция систем водоснабжения

hc*=(Qc*/Pc)2=(0,312/0,084)2=13,82 м;
– в дополнительном водоводе, hд*:
hд*=(Qд*/Pд)2=(0,136/0,03645)2=13,82 м.
Проверяется правильность выполненного перераспределения расходов воды:
Qp=2∙Qc* + Qд*=2∙0,312 + 0,136=0,76 м3/с; (9)
hp2=hc*=hд*=13,82 м.
Проверка показала, что перераспределение расходов воды выполнено правильно.
8) По формуле (4) определяется сопротивление системы водоводов после реконструкции:
Sp2=hp2/Qp2=13,82/0,762=23,93.
Схема водоводов после перераспределения расходов воды показана на рисунке 5.
Рис. 5.
Схема водоводов после перераспределения расходов вод (вариант №2):
а – распределение расходов воды по водоводам после реконструкции;
б – эквивалентная система водоводов после реконструкции
9) В заключении определяется напор после реконструкции Нр2:
Нр2=Нг + hp2= 22 + 13,82=35,82 м.
1.5 Гидравлический расчет третьего варианта реконструкции с прокладкой дополнительного водовода по части длины
Расчет по этому варианту заключается в определении диаметра и длины дополнительного водовода при выполнении условия: потери напора после реконструкции по второму и третьему вариантам hp2 и hp3 должны быть приблизительно равны.
Схема реконструкции системы «насосная станция – водоводы» для третьего варианта показана на рисунке 6.
Рис. 6.
Схема реконструкции системы «насосная станция – водоводы» (вариант №3):
1 – насосная станция; 2 – водоводы; 3 – дополнительный водовод; 4 – резервуары; 5 – водонапорная башня; 6,7 – пьезометрическая линия напоров до и после реконструкции; Dс, Dд, Lс, L(1), L(2), Qc, Qр – соответственно диаметры водоводов существующего и дополнительного, длина существующих водоводов, первого и второго участков, расход воды до и после реконструкции; hс, hр3 – потери напора в водоводах до и после реконструкции; Нг, Нс, Нр3 – геометрическая высота подъема воды, напор в водоводах до и после реконструкции; Zрзв, Zвб – отметки расчетного уровня воды в резервуарах и баке водонапорной башни
Цель гидравлического расчета: определить длину и диаметр дополнительного водовода, сопротивление и потери напора в системе водоводов после реконструкции. Условия для выполнения расчетов: потери напора в водоводах после реконструкции hp3 должны быть ориентировочно равны потерям напора по второму варианту hp2, т.е. hp3≈ hp2≈13,82 м.
Система водоводов по этому варианту представляет собой сложный трубопровод, состоящий из двух последовательно соединенных участков, каждый из которых является сложным трубопроводом с параллельным соединением. Расчетная схема водоводов для третьего варианта изображена на рисунке 7.
Рис. 7.
Расчетная схема водоводов (вариант №3):
а – система водоводов с параллельно-последовательным соединением;
б – эквивалентная система водоводов с последовательным соединением;
в – преобразование системы водоводов в эквивалентный простой трубопровод
Гидравлический расчет такой системы водоводов осуществляется в два этапа:
1) каждый из участков, представляющий собой сложный трубопровод с параллельным соединением, заменяется простым эквивалентным трубопроводом. Система водоводов с параллельно-последовательным соединением преобразуется в сложный эквивалентный трубопровод с последовательно соединенными участками (см. рис. 7,б);
2) сложный трубопровод с последовательным соединением участков заменяется простым эквивалентным трубопроводом (см. рис 7,в).
Гидравлический расчет системы водоводов заключается в определении длины участков и диаметра дополнительного водовода. Суммарные потери напора в двух участках принимаются равными потерям напора в водоводах для второго варианта реконструкции hp2=13,82 м.
Определение длины второго участка и его расчет
Во втором участке заданы: диаметр существующих водоводов Dc=600мм, расход воды Qp=760 л/с, гидравлический уклон (определен ранее в пункте 1.3 для первого варианта реконструкции) 1000i(2)=3,75.
Длина второго участка определяется методом приближения.
1) Находится максимальная длина участка L(2)макс, в котором потери условно равны сумме потерь напора в двух участках hp2:
L(2)макс= hp2/1000i(2)=13,82/3,75≈3,7км.
2) Расчетная длина второго участка принимается меньше максимальной (3,7 км) L(2)=3 км.
3) Находятся потери напора h(2), сопротивление S(2) и проводимость P(2):
h(2)=1000i(2)∙L(2)=3,75∙3=11,25 м;
P(2)=Qp/(h(2))0,5=0,76/(11,25)0,5=0,22659;
S(2)=( P(2))-2=(0,22659)-2=19,48.
Схема водоводов второго участка изображена на рисунке 8.
Рис. 8.
Схема водоводов второго участка:
а – сложный трубопровод с параллельным соединением труб;
б – эквивалентный трубопровод
Расчет первого участка
В системе водоводов первого участка определяются:
– длина участка L(1):
L(1)=Lc – L(2)=6 – 3=3 км;
– потери напора h(1):
h(1)= hр2 – h(2)=13,82 – 11,25=2,57 м;
– проводимости:
1) системы трех водоводов P(1):
P(1)=Qp/(h(1))0,5=0,76/(2,57)0,5=0,47408;
2) одного существующего водовода Pc(1):
Pс(1)=0,5∙Qс/(hс(1))0,5=0,5∙0,63/(7,8)0,5=0,11279,
где hc(1)=1000ic∙L(1)=2,6∙3=7,8 м;
3) дополнительного водовода Pд:
Pд=Р(1) – (2∙Рс(1))=0,47408 – (2∙0,11279)=0,2485;
– расход воды в дополнительном водоводе:
Qд=Рд∙hд0,5=0,2485∙(2,57)0,5=0,399 м3/с= 399 л/с,
где hд= h(1).
Ориентировочный гидравлический уклон в дополнительном водоводе ≈1000iд:
≈1000iд= h(1)/L(1)=2,57/3=0,86 м/км.
По таблицам [10] определяется ближайший диаметр дополнительного водовода при расходе Qд=399 л/с и гидравлическом уклоне ≈1000iд=0,86м/км. Диаметр водовода принимается Dд=800 мм, гидравлический уклон 1000iд= =0,96м/км.
Так как гидравлический уклон в дополнительном водоводе принятого диаметра отличается от предварительно принятого, то корректируются определенные ранее величины:
– потери напора в дополнительном водоводе hд:
hд=1000iд∙L(1)=0,96∙3=2,88 м;
– проводимость дополнительного водовода:
Pд*=Qд/(hд)0,5=0,399/(2,88)0,5=0,23511;
– проводимость системы трех водоводов:
P(1)*=Рд* + (2∙Рс(1))=0,23511 + (2∙0,11279)=0,46069;
– потери напора в системе трех водоводов h(1)*:
h(1)*= (Qр/ P(1)*)2=(0,76/0,46069)2=2,72;
(см. рис. 9, а и б).
Так как потери напора в существующих и дополнительных водоводах отличаются, то необходимо произвести перераспределение расходов воды по водоводам.
1) Корректируются расходы в водоводах после перераспределения:
– в существующих:
Qc(1)*=(Pc(1)/ P(1)*)∙Qр=(0,11279/0,46069)∙0,76=0,186 м3/с;
– в дополнительном:
Qд*=(Pд*/ P(1)*)∙Qр=(0,23511/0,46069)∙0,76=0,388 м3/с;
2) Корректируется потери напора в водоводах после их перераспределения:
hc(1)*= (Qc(1)*/ Pc(1))2=(0,186/0,11279)2=2,72;
hд*= (Qд*/ Pд*)2=(0,388/0,23511)2=2,72.
3) Корректируется сопротивление:
S(1)=h(1)*/Qp2=2,72/(0,76)2=4,71.