Расчет тупиковой и кольцевой сети

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения ,вентиляции и гидромеханики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №1

Вариант-3.Ш-1321.

"Расчет  тупиковой и кольцевой сети"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург 2014

Содержание

 

Исходные данные.............................................................................................3

Расчет тупиковый сети...........................................................................................5

а)Определение расчетных расходов воды на каждом участке цепи..................5

б)Определение диаметров труб.......................................................................5

в) Выбор магистрального направления и определение расхда и напор в начальной точке тупиковой сети...........................................................................7

Расчет кольцевой сети трубопровода....................................................................8

а) Определение расчетных суточных расходов воды..........................................8

б) Определение расчетных секундных расходов.................................................9

в) Подготовка магистральной сети к гидравлическому расчету......................10

г) Определение диаметров водопроводной сети................................................13

д)Гидравлический расчет сети на случай максимального водозабора.......................................................................................................13

е) Определение высоты водонапорной башни................................................15

ж)Гидравлический расчет напорного водопровода.......................................16

з) Определение требуемых подачи и напора насосов станции II подъема, подбор типа насосов........................................................................................16

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №1

 

Вариант-3.Ш - 1321

 

Требуется произвести расчет системы водоснабжения населенного пункта, промышленного предприятия и железнодорожной станции.

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема водоснабжения

 

Из подземного резервуара 1 вода насосной станции 2 перекачивается в водонапорную башню 3, из которой поступает в кольцевую водопроводную сеть  3-4-5-6-3, снабжающую водой населённый пункт и водопотребителей железнодорожной станции. В точке 4 кольцевой сети присоединен тупиковый водопровод, питающий водой водоразборные колонки 7, 8, 9, 10, 11 близлежащего поселка с одноэтажной застройкой.

В точках 4, 5, 6 производится отбор воды следующими потребителями:

точка 4 – пассажирское здание, краны для заправки пассажирских вагонов;

точка 5 – локомотивное депо;

точка 6 – промышленное здание.

Потребление воды населением и  на поливку улиц и зеленых насаждений равномерно распределено по длине кольцевой сети.

Противопожарное водоснабжение осуществляется пожарными машинами с прицепными автоприцепами.

 

Кольцевая сеть

 

1. Площадь жилой застройки

F = 4(500+0,1Ш)(800+0,1Ш) = 4(500+0,1·1321)(800+0,1·1321) = 2356721,6

2. Плотность населения Р= 140
3. Этажность застройки N= 4
4. Степень благоустройства района n= 2
5. Максимальные суточные расходы воды следующими водопотребителями:

1. пассажирским зданием 25
2. локомотивным депо 800+ Ш = 800+ 1321= 2121
3. пассажирским вагоном 100 + 0,1Ш = 100 + 0,1 · 1321 = 232 вагонов    на станции ежедневно заполняются водой

 

4. промышленным предприятием 2000 + Ш = 2000+ 1321= 3321

6. Длина участков водопроводных линий:

 

водопровод 2-3              участки 3-4; 5-6 участки 4-5; 6-3

200 + Ш = 200 +1321 = 1521 м; 800 + 0,1Ш = 800 + 0,1·1321 = 932,1 м; 500 + 0,1Ш = 500 + 0,1·1321= 632,1 м.

 

 

 

 

7. Отметки земли в точках:

точка 1 точка 2 точки 3,4,5,6

0,1Ш = 0,1·1321 = 132,1 м; (6 + Ш)0,1 = (6 + 1321)0,1 = 132,7 м; (25 + Ш)0,1 = (25 + 1321)0,1 = 134,6 м.

 

 

8. Район расположения системы водоснабжения- центральная часть европейской части России.

Нормы хозяйственно питьевого водопотребления принимаются в соответствии со степенью благоустройства районов жилой застройки = 0,195

 

Тупиковая сеть

 

1. Максимальные секундные расходы в точках 7,8,9.10,11 составляет q= 1,5 л/с
2. Свободный напор в точках 7,8,9,10,11 – 10 м вод.ст.
3. Длины участков линий водопроводной сети:

 

участок 4 - 7 участок 7 - 8 участок 7 – 10 участок 8 – 9 участок 8 - 11

400 + 0,1Ш = 400 + 0,1·1321 = 532,1 м; 150 + 0,1Ш = 150 + 0,1·1321 = 282,1 м; 100 + 0,1Ш = 100 + 0,1·1321= 232,1м; 100 + 0,1Ш = 100 + 0,1·1321= 232,1м; 100 + 0,1Ш = 100 + 0,1·1321= 232,1м.

 

4. Отметка земли в точках:

точка 9 точки 7,8,10,11

(32 + Ш)0,1 = (32 + 1321)0,1 = 135,3 м (30 + Ш)0,1 = (30 +1321)0,1 = 135,1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет тупиковой сети водопровода.

 

1. Определение расчётных расходов воды на каждом участке сети

 

л/с

л/с

л/с

л/с

л/с

 

Заданные параметры тупиковой сети

 

2. Определение диаметров труб

 

 

 

Вычисленные параметры тупиковой сети

 

 

 

Из гидравлики известно, что расходы воды:

 

Q = ων,

 

где ω – площадь поперечного сечения трубы; для труб круглого сечения

 

ω =

 

ν – скорость течения воды в трубах.

Диаметр труб определяется по формуле:

 

 

 

Эта формула показывает, что диаметр труб зависит не только от расхода, но и от скорости. Уменьшение скорости приводит кувеличение диаметра труб, т.е. к завышению строительной стоимости водопроводной сети.

Увеличение же скорости воды в трубах вызывает возрастание потерь напора в гидравлических сопротивлениях, для преодоления которых потребуются насосы большей мощности, что приведет к увеличению эксплуатационных затрат.

Задача определения диаметра труб только по расходу останется неопределенной до тех пор, пока не будет задана скорость движения воды.

При определении диаметров труб сети следует принимать такие скорости, которые

 

при данных местных условиях обеспечивали бы наиболее выгодное в технико-экономическом отношении решение. Технико-экономический расчет сети позволяет найти величины экономически наивыгоднейших скоростей. А. зная их, легко определить экономически наивыгоднейший диаметр труб.

При определении диаметра труб, чаще всего, используют таблицы гидравлического расчета водопроводных труб, составленных профессором Ф.А. Шевелевым.

Зная расчетные расходы на участках и пользуясь таблицей Шевелева переписываем значения диаметров, скоростей и потерь напора на единицу длины трубопровода в расчетную таблицу 1. Затем вычисляем потери напора на каждом участке сети по формуле:

 

h = i·l

 

гдеi- потери напора на единицу длины трубопровода или гидравлический уклон;

l – длина участка

 

 

 

Таблица 1.

 

Номер участка	Расход q,л/с	Диаметр d,мм	Скорость ν, м/с	Длина участкаl	Гидравлический уклонi	Потери напораh, м
4 – 7	7,5	80	1,06	532,1	0,026	13,83
7 – 8	4,5	75	0,83	282,1	0,0199	5,61
8 – 9	1,5	50	0,47	232,1	9,69·	2,249
7 – 10	1,5	50	0,47	232,1	9,69·	2,249
8 – 11	1,5	50	0,47	232,1	9,69·	2,249

 

 

3. Выбор магистрального направления и определение расхда и напор в начальной точке тупиковой сети.

 

За магистральный трубопровод принимается трубопровод, соединяющий начальную точку тупиковой сети с наиболее удаленной и высокорасположденной точкой, имеющий наибольший расход. Исходя из вышесказанного, делаем вывод,что магистральная линия является трубопровод 4-7-8-9.

Определяют расход q4 и напор H4, которые необходимо создать в точке 4 чтобы обеспечить бесперебойную работу сети, в случае максимального водопотребления.

Расход в точке 4:

 

л/с

 

          где – соответственно расходы в точках 7, 8, 9, 10, 11 сети.

Напор в точке 4

;

где – свободный напор в точке 9.

 

= 10 м вод. ст

 

- потери напора  в магистральном трубопроводе:

= ,

 

 – потери  напора на соответствующих участках  магистрали;

 – отметка  земли соответственно в точках 9 и 4.

 

 

Расчет кольцевой сети трубопровода.

 

а) Определение расчетных суточных расходов воды.

 

Расчетные суточные расходы воды для населенного пункта, расположенного по кольцу, определяются по нормам хозяйственно-питьевого водопотребления. Выдержки из которых приводятся в таблице 1 и численности населения. Для центральной части СССР берутся средние значения норм водопотребления.

Средний суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения определяется в по формуле:

 

,

.

 

где – норма водопотребления, ;

P – плотность населения, чел/га;

F - площадь жилой застройки, .

 

Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления в вычисляется по формуле:

 

;

 

.

где K – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, следует принимать K = 1,2.

 

Наименование потребителей	Единица измерения потребителя	Количество потребителей	Норма водопотребления,	Суточный расход воды,
				Среднесуточный расход	В сутки наибольшего водопотребления
Пассажирское депо	шт.	1	20,83	20,83	25
Локомотивное депо	шт.	1	1765,5	1765,5	2118
Заправка вагонов водой	шт.	232	0,72	167,04	200,45
Промышленное предприятие	шт.	1	2620,5	2767,5	3321
Населенный пункт	чел.	32995	0,195	6433,85	7720,62
Поливка улиц и зеленых насаждений	чел.	32995	0,055	1841,725	2210,07