Гидравлический расчет наружного объединенного водопровода населенного пункта.

Контрольная работа по курсу «Противопожарное водоснабжение». Кафедра аварийно-спасательной техники и автомобильного хозяйства. Оценка получена 5. В ней необходимо лишь подставить свои цифры согласно варианту.
...

Содержание
Введение
1. Обоснование принятой схемы водоснабжения
2. Определение водопотребителей и расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды поселка и предприятия.
2.1. Определение водопотребителей.
2.2. Расчет необходимых расходов воды для поселка и предприятия.
2.3. Определение водопотребления предприятия.
2.4. Определение расчетных расходов воды на пожаротушение.
3. Гидравлический расчет водопроводной сети поселка.
4. Определение режима работы НС-II.
5. Гидравлический расчет водоводов.
6. Расчет водонапорной башни.
6.1. Определение высоты водонапорной башни.
6.2. Определение емкости бака водонапорной башни.
7. Расчет резервуаров чистой воды.
8.Подбор насосов для насосной станции второго подъема.
9. Заключение
10. Список использованной литературы.

Непрерывное развитие пожаро- и взрывоопасных производств химической, нефтяной, нефтехимической отраслей промышленности, широкое применение в производстве и быту синтетических материалов, тенденция увеличения площадей и этажности производственных, административных, общественных и жилых зданий требуют усиленного внимания со стороны государства, общественных, охранных органов к вопросам профилактики предупреждения пожаров и необходимых условий для их успешного тушения.
Системы противопожарного водоснабжения представляют собой комплекс сложных технических устройств, обеспечивающих пожарную безопасность людей, технологического оборудования и материальных ценностей.
Расчет требуемого объема воды – первоочередная задача при проектировании, так как от правильного ее решения зависят эффект системы противопожарной защиты и технико-экономические показатели противопожарного водоснабжения.

1.3 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 09 до 10 ч., в это время на все нужды воды расходуется 858,86 м3/ч или.По предприятию расчетный расход:Расчетный расход общественного здания (больница с общ. ванными и душевыми):Собственно поселок расходует:Qоб.зд. = Qnoc.np. - Qnp.-Qоб.зд.=238,05-21,09-1,33=215,63 л/с.По данным графы 11 табл. 1.3 строим график водопотребления объединенного водопровода по часам суток (рис. 1.2).Рис 1.2 График водопотребления2.4. Определение расчетных расходов воды на пожаротушениеРасчетные расходы воды для наружного пожаротушения в населенных пунктах и на промышленных предприятиях определяются по СП 8.13130.2009, а для внутреннего пожаротушения по СП 10.13130.2009.При количестве жителей 45000 человек принимаем два одновременных пожара (п. 5.1, табл. 1 [6]) при трехэтажной застройке с расходом воды 25 л/с на один пожар=2·25=50л/сРасход воды на внутреннее пожаротушение в поселке, при наличии больницы с общ. ванными и душевыми, здание объемом 25000 м3, согласно [7], п. 4.1.1, табл. 1. принимаем равным 2,5л/с, (две струи производительностью 2,5 л/с).=2·2,5=5,0л/сСогласно п. 5.3, табл. 3 [6], при ширине здания 64 м, категории А, I степени огнестойкости, расчетный расход воды для здания объемом 200 тыс. м3=35 л/с., для здания объемом 420 тыс. м3= 40 л/с Так как площадь территории предприятия 165 га, то в соответствии с п.6.1[6] принимаем два одновременных пожара , =35 + 40 = 75 л/с.Согласно [7], п. 4.1.1, табл. 2 расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение в первом производственном здании предприятия принимаем из расчета двух струй производительностью 5 л/с каждая, тогда , во втором производственном здании предприятия принимаем из расчета четырех струй производительностью 5 л/с каждая, тогда Расход воды на цели наружного пожаротушения в поселке и на предприятии определяем как расход воды на предприятии или в поселке, принимаем 75 л/с.Таким образом, Qпожпос=Qпож.нарпос+Qпож.внпос=50+5,0=55,0 л/сQпожпр=Qпож.нарпр+Qпож.внпр=75+30=105 л/сСогласно СП 8.13130.2009, п. 6.2 расход воды следует определять как сумму необходимого большего расхода (на территории предприятия или в поселении) и 50% потребного меньшего расхода (на предприятии или в поселении)Qпожнар=Qпожпр+0,5Qпожпос=105+0,5∙55=132,5 л/с3. Гидравлический расчет водопроводной сети поселка.Общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 238,05 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 21,09 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 1,33 л/с.2345671Qоб.зд.=1,33л/сQпр.=21,09л/сl=1500l=1000l=2000l=1000238,05л/сl=1500l=1000l=1500Рис. 3.1. Расчетная схема водопроводной сети1. Определим равномерно распределенный расход2. Определим удельный расход:,где lj - длина участка:;m - количество участков;j - номер участка;3. Определяем путевые отборы: Результаты заносим в таблицу:Путевые расходыНомер участкаДлина участка, мПутевой отбор, л/с1-2100021,562-3150032,343-4100021,564-5150032,345-6150032,346-750010,787-1100021,564-7200043,134. Определим узловые расходы qузл=0,5( Qпут j),где Qпут j - сумма путевых отборов на участках, прилегающих к данному узлу и т.д.Результаты заносим в таблицу 2.3. Таблица 2.3 Узловые расходыНомер узлаУгловой расход121,56226,95326,95448,52532,34621,56737,735.Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания. Тогда Q5 = 53,44 л/с, Q3 = 28,29 л/с.Величины узлов расходов показаны на рис. 2.3. c учетом сосредоточенных расходов qузл = 238,05 л/с.2345671q3.=28,29л/сl=1500l=1000l=2000l=1000238,05л/сl=1500l=1000l=1500q4.=48,52л/сq5.=53,44л/сq6.=21,56л/сq7.=37,73л/сq1.=21,56л/сq2.=26,95л/сРис. 3.2. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами6.Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды - точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рис. 3.2). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое - 1-2-3-4-5, второе - 1-7-4-5, третье - 1-7-6-5.Принимаем q1-2=100 л/с, тогдаq1-7=Qпос.пр.-q1-q1-2=238,05-21,56-100=116,49 л/с;Принимаем q7-4=40 л/с, тогдаq7-6= q1-7-q7-q7-4=116,49-37,73-40=38,76 л/с;q2-3=q1-2-q2=100-26,95=73,05 л/с;q3-4=q2-3-q3 =73,05-28,29=44,76 л/с;q4-5=q7-4+q3-4-q4=40+44,76-48,52=36,24 л/с;q6-5=q7-6-q6=39,76-21,56=17,19 л/с;Проверка q5= q4-5 + q6-5=36,24+17,19=53,44 л/с.Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис. 3.2.2345671q3.=28,29л/с1500;36,241000;1002000;401000;116,49238,05л/с1500;73,051000;44,761500;17,19q4.=48,52л/сq5.=53,44л/сq6.=21,56л/сq7.=37,73л/сq1.=21,56л/сq2.=26,95л/с500;38,76Рис.3.3. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении.Водопроводная сеть с диаметрами, определенными по экономическому фактору и расходам в обычное время (без пожара), кроме того, должна обеспечивать подачу воды для пожаротушения.При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. Для водопроводной сети, показанной на рис. 3.2, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е. q5=q'5+Qпож.рас.-qдуш. Так как наибольшее водопотребление составит с 9 до 10 часов, то расход воды на душ не учитываем.Расход воды:Q/пос.пр.=856,99 м3/ч = 238,05 л/с,в том числе сосредоточенный расход предприятия равен:Q/пр = 75,94 м3/ч = 21,09 л/с,а сосредоточенный расход общественного здания:Qоб.зд.=4,8 м3/ч = 1,33 л/с.Поэтому при гидравлическом расчете сети при пожаре:Q//пос.пр.= Q/пос.пр.+ Qпож.рас = Q//пос.пр=238,05+132,5=370,55 л/сТак как Q//пос.пр Q/пос.пр, то узловые расходы при пожаре будут другие, чем в час максимального водопотребления без пожара. Определим узловые расходы так, как это делалось без пожара. При этом учитываем, что сосредоточенными расходами будут:Q/пр.=21,09 л/с,Qоб.зд.=1,33 л/с, Qпож.рас.=132,5 л/с.7. Равномерно распределенный расход будет равен:Qпос./рас.=Q//пос.пр.- (Q/пр. + Q/об.зд. + Qпож.рас.) == 370,55 -(21,09+1,33+132,5) =215,63 л/сТак как Qпос./рас = Qпос/рас, то путевые отборы и узловые расходы будут такими же как и в час максимального водопотребления без пожара (таблицы 2.4, 2.5).Таблица 2.4Путевые отборыНомер участкаДлина участка, мПутевой отбор, л/с1-2100021,562-3150032,343-4100021,564-5150032,345-6150032,346-750010,787-1100021,564-7200043,13Таблица 2.5Узловые расходыНомер узлаУгловой расход121,56226,95326,95448,52532,34621,56737,738.Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия и расход воды для пожаротушения, а в точке 3 - сосредоточенный расход общественного здания. Тогда Q5 = 185,94 л/с, Q3 = 28,29 л/с.Величины узлов расходов показаны на рис. 2.5. c учетом сосредоточенных расходов qузл = 370,55 л/с.2345671q3.=28,29л/сl=1500l=1000l=2000l=1000370,55/сl=1500l=1000l=1500q4.=48,52л/сq5.=185,94л/сq6.=21,56л/сq7.=37,73л/сq1.=21,56л/сq2.=26,95л/сРис.3.4. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами при пожаре.Принимаем q1-2=100 л/с, тогдаq1-7=Qпос.пр.-q1-q1-2=370,55-21,56-100=248,99 л/с;Принимаем q7-4=40 л/с, тогдаq7-6= q1-7-q7-q7-4=248,99-37,73-40=171,26 л/с;q2-3=q1-2-q2=100-26,95=73,05 л/с;q3-4=q2-3-q3 =73,05-28,29=44,76 л/с;q4-5=q7-4+q3-4-q4=40+44,76-48,52=36,24 л/с;q6-5=q7-6-q6=171,26-21,56=149,69 л/с;Проверка q5= q4-5 + q6-5=36,24+149,69=185,94 л/с.Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показана на рис. 3.5.2345671q3.=28,29л/с1500;200;36,241000;350;1002000;200;401000;500;248,99370,55/с1500;300;73,051000;250;44,761500;400;149,69q4.=48,52л/сq5.=185,94л/сq6.=21,56л/сq7.=37,73л/сq1.=21,56л/сq2.=26,95л/с500;450;171,26Рис.3.5. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре.9. Определим диаметры труб участков сети.Для стальных труб с внутренним пластмассовым покрытием Э = 1. По экономическому фактору и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при пожаре по приложению 4 определяются диаметры труб участков водопроводной сети:d1-2 = 0,35 м; d2-3 = 0,30 м;d3-4 = 0,25 м;d4-5 = 0,20 м; d5-6 = 0,40 м;d6-7 = 0,45 м;d4-7 = 0,2 м;d1-7 = 0,50 м.Таблица 2.6Увязка сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении.Ном-ер коль-цаУчасток сетиРасход воды q, л/сРасчетный внутренний диаметр dp,мДлина l, мСкорость V, м/сГидравлический уклон 123456789I1-22-33-44-77-1100,073,0544,7640,0248,990,3630,3110,2600,2000,516100015001000200010001,6871,4681,6201,0701,7201,9761,5241,8330,8462,0500,3040,3040,2600,1380,3042,192,602,652,131,80II4-55-67-67-436,24149,69171,2640,00,2000,4120,4660,2001500150050020001,3841,5211,0191,0701,3361,6290,7730,8460.1780,3040,3040,1380,850,251,852,12Потери напораПервоеисправлениеh, мh/q,(мс)/лq/,л/сq/=q+q/, л/сV,м/сh, м210111213141516171-22-33-44-77-12,193,902,65-4,25-1,800,02190,05060,04960,14170,0200-4,7-4,7-4,74,7-8,64,795,372,448,726,194,60,8960,8890,7970,6020,8890,6100,6010,4910,2630,6012,012,312,241,651,982,013,472,24-3,29-1,98h=2,454-55-67-67-41,28-0,38-0,924,250,0340,04040,03310,1417-8,68,68,6-8,6+4,733,518,036,426,10,4110,4150,8390,6020,1450,1480,5400,2930,560,833,031,650,84-1,25-1,523,29h=4,23; (h/q)=0,2456 q/=h/2 (h/q)=4,23/2 0,2456=8,6 л/сh=1,36;ВтороеИсправлениеh/q, (мс)/лq//, л/сq//=q/+q//,л/сV, м/сh, м2181920212223241-22-33-44-77-10,02110,04790,04600,12610,0209-4,7-4,7-4,74,7-2,64,790,667,744,028,299,30,8520,8310,7200,6500,9340,5550,5300,4070,3370,6581,832,041,861,892,171,833,061,86-3,79-2,174-55-67-67-40,02510,09640,04180,1261-2,62,62,6-2,6+4,730,920,639,028,20,3790,4750,8990,6500,1250,1900,6130,3370,481,073,451,890,72-1,60-1,723,79(h/q)=0,2624q//=2,6 л/сh=1,19ТретьеИсправлениеh/q,(м с)/лq///,л/сq///=q//+q/// л/сV, м/сh, м2252627282930311-22-33-44-77-10,02020,04520,04230,13440,0219-1,5-1,5-1,51,5-2,14,789,166,242,527,6100,80,8380,8130,6950,6360,9480,5390,5090,3810,3240,6771,772,961,741,822,231,772,941,74-3,64-2,23(h/q)=0,2640q///=1,5 л/сh=0,58;4-55-67-67-40,02330,07770,04410,1344-2,12,12,1-2,1+1,528,822,741,127,60,3540,5230,9480,6360,1110,2260,6770,3240,481,073,451,890,64-1,91-1,903,64(h/q)=0,2795q///=2,1 л/сh=0,47;Как видно из табл. 2.6 положительные результаты (величина невязки в каждом кольце должна быть менее 1м) достигнуты после третьего исправления.Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке), как видно по направлениям стрелок, могут пойти по трем направлениям: первое - 1-2-3-4-5, второе - 1-7-4-5, третье - 1-7-6-5. Средние потери напора в сети можно определить по формуле:где:, , Потери напора в сети при пожаре: м. м. м. м.4. Определение режима работы НС-II.Выбор режима работы насосной станции второго подъема (НС-II) определяется графиком водопотребления (рис. 1.2.). В те часы, когда подача НС-II больше водопотребления поселка, избыток воды поступает в бак водонапорной башни (ВБ), а в часы, когда подача НС-II меньше водопотребления поселка, недостаток воды поступает из бака ВБ. Для обеспечения минимальной емкости бака график подачи воды насосами стремятся максимально приблизить к графику водопотребления. Однако частое включение насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и отрицательно сказывается на электроаппаратуре управления насосными агрегатами. Установка большой группы насосов с малой подачей приводит к увеличению площади НС-II, а КПД насосов с малой подачей ниже, чем КПД насосов с большей подачей. При любом режиме работы НС-II подача насосов должна обеспечить 100 % потребления воды поселком.Принимаем двухступенчатый график работы НС-II с подачей каждым насосом 2,5 % в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 2,5 • 24 = 60 % суточного расхода воды. Второй насос должен подать 100 — 60 = 40 % суточного расхода воды и его надо включать на 40/2,5 = 16 ч.Рис. 4.1. Режим работы НС-II и график водопотребленияВ соответствии с графиком водопотребления (рис.4.1.) предлагается второй насос включать в 5 ч. и выключать в 21 ч. Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим таблицу. Таблица 4.1. Подача насосовПоступление в бакРасход из бакаОстаток в бакеПодача насосовПоступление в бакРасход из бакаОстаток в баке123456789100-11,972,50,040,0430,540,541-21,362,50,230,2730,731,272-31,362,50,450,7230,952,223-41,362,50,411,1330,913,134-52,272,50,450,6830,053,185-63,1751,271,9530,732,456-74,0950,582,5331,421,037-85,0050,142,3932,14-1,118-95,6950,871,5260,13-0,989-106,2550,820,760,18-0,810-116,2450,590,1160,41-0,3911-126,2550,51-0,460,490,112-135,1350,28-0,1261,281,3813-145,1450,360,2461,362,7414-155,5550,080,3261,083,8215-166,0250,150,1760,854,6716-176,0650,55-0,3860,455,1217-185,5550,08-0,340,924,218-195,1050,26-0,0431,742,4619-204,6550,570,5331,431,0320-214,2050,841,3731,16-0,1321-223,312,51,140,2330,64-0,7722-232,382,50,45-0,2230,05-0,7223-241,912,50,22030,720Итого100,00100Емкость бака башни получилась равной 2,53 + |-0,4| = 2,93 % от суточного расхода воды. При выполнении курсового проекта рекомендуется проанализировать несколько режимов работы НС-II. Так, для приведенного графика водопотребления определим регулирующую емкость бака для ступенчатого режима работы НС-II с подачей, например, по 3% суточного расхода воды каждым насосом. Один насос за 24 часа подаст 3*24=72% суточного расхода. На долю второго насоса придется 100-72=28% и он должен работать 28/3=9,33ч. Второй насос предлагается включать с 8 до 17 час.20 мин. Этот режим работы НС-II показан на графике штрихпунктирной линией. Регулирующая емкость бака (графы 7,8,9,10 табл.5.1) будет равна 5,17+-1,11=6,28%, т.е. при этом режиме необходимо увеличение емкости бака водонапорной башни и окончательно выбираем режим работы НС-II по первому варианту.5. Гидравлический расчет водоводов.Цель расчета — определить потери напора при пропуске расчетных расходов воды. Водоводы рассчитываются на два режима работы: на пропуск хозяйственно-питьевых, производственных расходов и расходов на пожаротушение.Методика определения диаметра труб такая же, как диаметров труб водопроводной сети, изложенная в разделе 2.Задано, что водоводы проложены из стальных труб с внутренним пластмассовым покрытием и длина водоводов от НС-2 до водонапорной башни 600 м. Учитывая, что принят неравномерный режим работы НС-II с максимальной подачей насосов Р = 2,5 + 2,5 = 5 % в час от суточного водопотребления, расход воды, который пойдет по водоводам, будет равен:Q’вод = (Qобщсут • P) / 100Q’вод = (13711 • 5) / 100 =685,55м3/ч (190,43л/с) Так как водоводы следует прокладывать не менее чем в две нити, то расход по одному водоводу равен:Qвод = Q’вод / 2 = 190,43/ 2 = 95,22 л/сПри значении Э-1 из приложения 4 определяем диаметр водоводов.dвод = 0,35мСкорость воды водоводы определяется из выражения V= Q/ω где ω = п dр 2 /4 – площадь живого сечения водовода.ω = 3,14*0,3632 /4 = 0,10При расходы Qвод = 95,22 л/с скорость движения воды в водоводе с расчетным диаметром 0,35 м будет равна:V = 95,22*10-3/0,10 = 1,59м/сПотери напора определяется по формуле:h = ilвод = (А1 / 2 g ) (А0 + C/V)m / dm+1pV2lводДля стальных труб (приложение 10 СНиП 2.04.02-84):m = 0,19 ; А1 / 2 g = 0,561 * 10-3 ; C = 3,51 ; А0 = 1. Потери напора в водоводах составляет :hвод = (0,561 * 10-3) (1 + 3,51/1,59)0,19 / 0,3631,191,592600 = 3,53мhвод = 3,53 м.Общий расход воды в одной линии водоводов в условиях пожаротушения:Qвод. пож.