Сельскохозяйственное водоснабжение (стр. 3 из 3)

H4 = [H]4

При этом для других точек будет выполняться условие:

Hi > [H]i

Таким образом главное напрвление – 0-1-3-4, отводы 1-2, 4-5, 1-6-7-8.

Определение высоты водонапорной башни

Расчетную высоту водонапорной башни определим по формуле:

Нб = Н0 - Ñ0, м

где:Н0 – действующий напор в начале сети (в месте установки башни);

Н0 = Н0-6 = 711,27 м

Нб =711,27 – 693 = 18,27 м

По таблице 4.1 [1] определяем ближайшую большую высоту стандартной водонапорной башни: Нб = 19 м

Находим действующие напоры в узлах главного направления и проверяем в них выполнения условия Hi > [H]i

Н0=Н1+ h0-1; H1= H3 +h1-3; H4= H3 +h3-4 ;

отсюда:

Н1=Н0 – h0-1 = 711,27 -0,49 = 710,78 > [H1] = 710,25 м

Н3=Н1 – h1-3 =710,78-0,47 = 710,31 > [H3] = 709,75 м

Н4=Н3 – h3-4 =710,31 -0,56= 709,75= [H4] = 709,75м

Условия выполняются, следовательно расчет сети выполнен правильно.

4. Определение высоты и регулирующей ёмкости водонапорной башни

В качестве напорно-регулирующего сооружения для с/х водопороводов наиболее распространены стальные водонапорные башни. Водонапорные сооружения представляют собой резервуар, который создаёт напор необходимый для подачи воды потребителю. В системе водоснабжения выполняет несколько функций:

Запас определённого количества воды, с помощью которой производится регулирование расхода при подаче к потребителю.

Выравнивание напора в сети.

Хранение непрерывного (аварийного или противопожарного) запаса воды.

Для населения:

Qсут.мах.н. = 28,38 м3/сут

Для животноводства:

Qсут.мах.жив. = 0,4 м3/сут

Для производства:

Qсут.мах.пр. = 5,11 м3/сут

Суточное максимальное водопотребление:

Qсут.мах. = 33,88 м3/сут

Определяем регулирующий объём водонапорной башни и частоты включения насоса при работе насоса в повторно – кратковременном режиме.

Определяем подачу насоса:

Qн = Qч .max. + Qпож. – Qв.п.

где: Qч. max. – максимальный часовой расход водопотребителей

Qпож – противопожарный расход, принимаем из таблицы 5.1 [1] с количеством жителей свыше 1 тыс. человек,

Qпож = 10 л/с = 36 м3/ч

Qв.п. – расход второстепенных водопотребителей на производстве, поливка территории и т.д.

Qв.п. = 0,5(Qж. + Qп.) = 0,5(0,4+5,11) = 2,76 м3/ч

где Qж. и Qп. – приняли по таблице 4.1

Qн. = 33,88+36-2,76 = 67,18 м3/ч = 18,66 л/с

Полученное значение Qн. больше чем Qч .max., исходя из этого принимаем

Qр=Qн.= 67,18 м3/ч = 18,66 л/с

Определяем время непрерывной работы насоса для подачи максимально-суточного водопотребления:

Тн.с = Vмах./Qн. = 525,86/67,18 = 7,83 ч.

Назначаем предварительно регулирующий объём бака Vр. равный 2 % от Vмах.:

Vр. = 0,02·525,86= 10,52 м3

Определяем полный объём бака водонапорной башни:

Vб. = b· (Vр. + Vз.)

где: b - коэффициент запаса соответствующий повторно-кратковременному режиму работы насоса, b = 1,2…1,3

Vз. – запас воды обеспечивающий в течении 10 минут подачу противопожарного расхода воды.

Vз. = t·Qпож. = 600·10=6000 л = 6 м3

Vб. = 1,2·(10,52+6) = 19,82 м3

Принимаем объём бака типовой башни Vт. = 25 м3 и уточняем регулирующий объём водонапорной башни:

Vр. = Vт. – Vз. = 25-6 = 19 м3

Строим график водоподачи рис.4,1 и определяем среднее число включений насоса в час, при автоматическом режиме работы:

nср. = nобщ. / 24

где: nобщ. – количество включений насоса в час в течении суток

nобщ. =17 / 24 = 0,71 вкл. в час < n = 2. Следовательно принятую ранее типовую башню оставляем окончательно, с высотой ствола 19 м., объёмом резервуара 25м3, диаметром опоры 1,22 м., диаметром резервуара 3,02м.

5. Обоснование и выбор насосной станции

Для подъема воды из скважины принимаем погружной насос типа ЭЦВ. Насосы данного типа должны устанавливаться с подпором, то есть под наиболее низкий уровень воды в скважине (динамический уровень), отметка которого

дин не менее, чем на 1 метр. Принимаем заглубление ∆h=4 м, обеспечивая этим определенный запас на возможное понижение динамического уровня, в результате, например, засорения фильтра.

Определяем из геометрических соображений длину нагнетательного трубопровода:

l=L+Нб+(

нс -

дин)+ ∆h, м;

где L – длина трубопровода от скважины до основания башни 30 м;

Нб – высота ствола башни 19 м;

(

нс -

дин) – расстояние от поверхности земли до динамического уровня воды в скважине, м.

нс = 693 м;

дин = 500 м.

l = 30+19+693-500+4=246 м.

Подбираем диаметр нагнетательного трубопровода, для чего в соответствии СНиП 2.04.02-84 скорость воды в трубопроводе предварительно назначаем:

ν = 1,25 м/с = 12,5 дм/с;

Из уравнения непрерывности потока

Qр= ν ∙ S = const;

Находим площадь поперечного сечения трубопровода:

S = Qр/ν;

где Qр – расчетный расход насосной установки л/с;

Рис. 5.1 Схема установки насоса

S =18,66/12,5= 1,49 дм2

Соответственно диаметр трубопровода d= 1,49 дм = 149 мм. Погружной насос опускается в скважину на нагнетательном трубопроводе, поэтому принимаем стандартные стальные трубы ГОСТ 10704-86 имеющие наружный диаметр 152 мм, толщину стенок 3,5 мм (таблица 9.8 [1]). Тогда внутренний диаметр трубопровода: d= 152-7 = 145 мм = 1,45 дм, площадь поперечного сечения S= 1,65 дм2.

Определяем скорость воды в стандартном трубопроводе:

ν= Qр/S = 18,66/1,65 =11,31 дм/с = 1,13 м/с;

Данная скорость соответствует рекомендуемому СНиП диапазонов скоростей(0,8…2) м/с, поэтому трубопровод выбран правильно.

Определяем потери напора в трубопроводе. Предварительно находим коэффициент гидравлического трения:

;

где А, c, m – коэффициенты для определения величины λ(таблица 8.1[1]).

l=0,0159/d0,3 =0,0159/ 1,490,3= 0,01 м,

где α – коэффициент, учитывающий местные потери напора α=1,1…1,2; принимаем α=1,1;

l,d – длина и диаметр трубопровода, м.

ν – скорость воды в трубопроводе м/с.

λ – коэффициент гидравлического трения.

h=1,1·0,01·(246/0,145)·(1,132/(2∙9,8))=1,22 м

Определяем расчетный необходимый напор насосной установки:

м;

где Hг – геометрический напор насосной установки, м;

P2,P1 – давление на поверхности жидкости в приемном и напорном резервуарах;

P2,=P1= Pатм

Hг =Hр + Hб + (

б -

дин) =3+19+693-500=215 м.

Hн.у.= 215+0+1,22=216,22 м.

Наносим расчетную точку (Qр=67,18 м3/ч =18,66 л/с; Hр=216,22 м.) на сводный график подач и напоров погружных насосов ( [2] стр. 206) и по ближайшей вышерасположенной характеристике определяем марку насоса: ЭЦВ 10-63-270 Строим график рабочих характеристик выбранного насоса с помощью (таблицы 5,8 [2])

Строим гидравлическую характеристику насосной установки на тех же осях что и напорная характеристика насоса. Для этого определяем напор насосной установки при заданном расходе и заполняем таблицу:

м;

где В – постоянная для данной установки при турбулентном режиме движения жидкости, м/(л/с)2

м/(л/с)2;

где hp – потери напора в трубопроводах насосной установки при расчетном расходе, м;

В=1,2/67,182=0,0003м/(м3/ч) 2 ;

Таблица 5.1

Q, л/с	0	20	40	60	80	100	110
Hн.у.м	215	215,12	215,48	216,08	216,92	218	218,63

Hн.у=215+0+0,0003∙202=215,12 м.

На пересечении напорной характеристики насоса и гидравлической характеристикой насосной установки находиться рабочая точка насоса А, которая определяет его рабочие параметры.

QА = 22,22 л/с = 80 м3/ч; HА=218 м ; ηА=77 % ;NА=64 кВт;

Или мощность на привод насоса (более точная):

кВт;

где γ – удельный вес воды Н/м3

N=(9800 Н/м3∙0,02222 м3/с∙218 м)/ 0,77 =62 кВт;

6. Деталировка сети

Одним из этапов проектирования водопроводной сети является составление деталировочной схемы, на которой указываются диаметры труб (в числителе) и расстояние между колодцами (в знаменателе), намечаются места установки задвижек и другой арматуры. Для монтажа фасонных деталей устраиваются колодцы, количество которых и расстояние между ними определяются по деталировочной схеме.

7. Конструкция смотрового колодца

Колодцы выполняются из кирпича, бутового камня и сборного железобетона. Размеры колодцев определяются диаметром труб и габаритами размещаемых фасонных частей. Высота засыпки колодцев от поверхности земли до перекрытия не должна быть меньше 0,5 м. У люков колодцев, если они размещены не в пределах дорожных покрытий, должна предусматриваться отмостка из камня шириной 1 м с уклоном от люков выше прилегающей территории на 5 см. Люки колодцев, размещённые на незастроенной территории, должны располагаться выше поверхности земли на 20 см, на дорогах с усовершенствованным покрытием – на одном уровне с поверхностью проезжей части.

Таблица 2.2.

Результаты расчёта максимального суточного водопотребления

Вид потребителя	N,	q,	Qсут.ср.,		Qсут.мах.,
	чел.,	л/гол,	л/сут.	Ксут.мах.	м3/сут
	гол.	л/чел.
Коммунальный сектор
Население	1280	250	320000	1,3	416,00
Школа	420	20	8400	1,3	10,92
Детсад	140	75	10500	1,3	13,65
Стадион	1250	3	3750	1,3	4,88
Торговый центр	14	25	350	1,3	0,46
Клуб	350	10	3500	1,3	4,55
Животноводство
Свиноферма отк.	200	15	3000	1,3	3,90
Производство
Спиртзавод	500	110	55000	1,3	71,50
Итого по всем потребителям:					525,86

Список литературы

1. Методические указания. Сельскохозяйственное водоснабжение -1999 г. ротопринт БАТУ 1998 г. Лохмаков В.С.; Лаптев В.И.; Мурашко А.А.

2. Практикум по гидравлике и гидромеханизации сельскохозяйственных процессов 1991 г. Э.В. Костюченко, В.И. Лаптев, Л.А. Холодок.

3. Методические указание к решению практических задач по гидравлике. Часть 1. (Разделы «Гидростатика» и «Гидродинамика») ротопринт БГАТУ Лаптев В.И., Крук И.С.

4. Основы гидравлики, сельскохозяйственного водоснабжения и канализации – 1976 г. Карасев Б.В., Дечев В.И.

5. Насосы и насосные станции – 1979 г. Карасев Б.В.

6. Пожарная техника – М.: 1965 г. Ф.В. Сухоруков.