Расчет системы водоснабжения (стр. 1 из 2)

Московский Государственный Университет Путей Сообщения

Институт Транспортной Техники и Организации Производства

(ИТТОП)

Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»

(ТЖТ)

Курсовая работа по дисциплине:

«Технологические энергоносители промышленных предприятий»

Выполнила:

Ст. гр. ТЭН-412

Проверил:

Москва 2009

Расчет системы водоснабжения

Необходимо:

- Построить график нагрузки сети и установить параметры режимов – максимального водопотребления и максимального транзита,

- Выбрать диаметры труб для участков сети, исходя из режима максимального транзита,

- Выполнить внутреннюю увязку сети для двух указанных режимов,

- Построить пьезометрические графики сети и вычислить характеристики водопитателей.

График нагрузки сети

Строится как сумма графиков потребления воды всеми потребителями. Режим максимального водопотребления соответствует часам максимальной нагрузки сети. В режиме максимального транзита нагрузки сети – минимально.

Потребитель	Расход, м³/с				Геодезическая высота
Потребитель	0-6	6-12	12-18	18-24	Геодезическая высота
1	0,02	0,08	0,05	0,03	3,5
2	0,01	0,13	0,09	0,03	5,0
3	0,04	0,10	0,12	0,05	1,5
4	0,02	0,04	0,05	0,01	4,0
5	0,02	0,07	0,07	0,03	5,5
НС	0,5
Б	10,5
∑	0,11	0,42	0,38	0,15

Q_ср – среднесуточная нагрузка системы определяется интегрированием графика нагрузки сети по времени

=(Q_0-6*6+Q_6-12*6+Q_12-18*6+Q_18-24*6)/24=(0,11+0,42+0,38+0,15)/4= 1,06/4=0,265 м³/с

Эта величина равна производительности насосной станции при условии, что в течении суток вода подается насосами равномерно.

Поток воды в водонапорную башню при минимальной нагрузке сети Q_с_min=0,11 м³/с (режим максимального транзита)

Q_Б= Q_Н – Q_с_min=0,265 – 0,11 = 0,155 м³/с

В часы максимального водопотребления башня отдает воду в сеть в количестве:

Q_Б=Q_cmax – Q_НС=0,42 – 0,265=0,155 м³/с,

где Q_cmax =0,42 м³/с – максимальная нагрузка сети

Выбор диаметров труб для участков сети

Режим максимального транзита (Q_с=min) является определяющим для выбора диаметров. Вначале задается начальное потокораспределение, которое удовлетворяет первому закону Кирхгофа. Для этого, рассматривая конфигурацию сети, как граф, рекомендуется построить дерево графа путем удаления части участков сети, число которых равно n

n=p-m+1 (1),

где p- число участков, m – число узлов, n – количество элементарных контуров

n=9-7+1=3

В результате сеть становится тупиковой (контуры в сети отсутствуют, n=0). Для нее просто задать начальное потокораспределение путем суммирования потребления воды, начиная с концевых узлов. На исключенных участках поток воды принимается равным нулю.

Для каждого i-того участка дерева диаметр труб выбирается из таблицы 1 по величине приведенного расхода q_i_п

где q_i– поток на участке, м³/с

Э – действительный экономический фактор,

Э_т – табличный экономический фактор,

х – доля единичного расхода на участке,

Единичный расход на участке:

Q_с – нагрузка сети для рассматриваемого режима, м³/с (Q_с=min):

1уч. НС-5q_п=0,265*(0,11*0,3/0,265)^1/3= 0,198 м³/с=198 литр/с → D=450мм=0,45м

2уч. 5-2q_п=0,245*(0,11*1/0,245)^1/3=0,189 м³/с=189 литр/с → D=450мм=0,45м

3уч. 2-Бq_п=0,155*(0,11*0,7/0,155)^1/3=0,123 м³/с=123 литр/с → D=350мм=0,35м

4уч. 2-1q_п=0,08*(0,11*0,3/0,08)^1/3=0,060 м³/с=60 литр/с → D=250мм=0,25м

5уч. 1-3q_п=0,06*(0,11*0,3/0,06)^1/3=0,040 м³/с=49 литр/с → D=250мм=0,25м

6уч. 3-4q_п=0,02*(0,11*0,3/0,02)^1/3=0,024 м³/с=24 литр/с → D=175мм=0,175м

Диаметры исключенных участков принимаются равными средним значениям диаметров тех участков, которые они соединяют.

7уч. Б-1D=(D_2-Б+D_2-1)/2=(0,35+0,25)/2=0,3м

8уч. 3-2D=(D_1-2+D_1-3)/2=(0,25+0,25)/2=0,25м

9уч. 5-4D=(D_2-5+D_3-4)/2=(0,45+0,175)/2=0,3125≈0,3м

Режим минимального транзита (Q_с=max) :

1уч. НС-5q_п=0,265*(0,42*1/0,265)^1/3= 0,309 м³/с=309 литр/с

2уч. 5-2q_п=0,245*(0,42*1/0,245)^1/3=0,293 м³/с=293 литр/с

3уч. 2-Бq_п=0,155*(0,42*0,7/0,155)^1/3=0,192 м³/с=192 литр/с

4уч. 2-1q_п=0,08*(0,42*0,3/0,08)^1/3=0,093 м³/с=93 литр/с

5уч. 1-3q_п=0,06*(0,42*0,3/0,06)^1/3=0,077 м³/с=77 литр/с

6уч. 3-4q_п=0,02*(0,42*0,3/0,02)^1/3=0,037 м³/с=37 литр/с

Внутренняя увязка сети:

Увязка выполняется по методу Лобачева-Кросса. Для каждого участка сети вычисляется гидравлическая характеристика s_i

где D_i – диаметр трубы, м; L_i – длина участка, м; а – коэффициент, учитывающий местные сопротивления.

Падение давления на участке связано с расходом квадратической зависимостью

p_i=s_iq_i²

где p_i – падения давления, м вод ст; s_i – гидравлическая характеристика; q_i – расход воды на участке, м³/с

По соотношению Эйлера (1) определяется количество элементарных контуров сети. Увязка выполняется следующих образом:

1. Для каждого участка сети задается положительное направление потока и его величина, причем все потоки на участках должны удовлетворять первому закону Кирхгофа; для этого удобно рассматривать его как нулевое приближение,

2. В каждом контуре вычисляется невязка ∆h_n, определяющая меру несоответствия потоков воды в сети второму закону Кирхгофа,

∆h_n=∑s_iq_iabs(q_i)

Суммирование выполняется по участкам сети, составляющим контур, с учетом знаков и направления обхода, принятых при формулировке второго закона Кирхгофа,

3. Если модуль максимальной невязки меньше допустимой величины, увязка заканчивается; в противном случае процесс итераций продолжается,

4. Для каждого контура вычисляется поправка ∆q_n, положительное направление которой противоположно обходу контура по второму закону Кирхгофа

Суммирование в знаменателе выполняется по участкам контура,

5. Контурные поправки используются для коррекции значений потоков воды на участках

q_i^k⁺¹=q_i^k+∑∆q_n

Суммируются поправки только тех контуров, в состав которых входит рассматриваемый участок; суммирование выполняется с учетом направлений, принятых для потоков и контурных поправок; далее вычисления повторяются, начиная с пункта 2.

По программе получилось, что выбранные направления на участках 5,6,8,9 надо изменить на противоположные. Это будет выглядеть так:

Пьезометрический график

Номер узла	Геодез. Высота Z, м	Свободный Напор (предвар) Н,м	Пьез. Высота (предвар) П, м	Н, м	П, м
НС	0,5	32,636	33,136	63,8	64,3
1	3,5	1,504	5,004	21,5	25 (дикт)
2	5,0	19	24	38,996	43,996
3	1,5	21,728	23,228	41,724	43,224
4	4,0	20	24 (дикт)	51,164	55,164
5	5,5	18,453	23,953	49,617	55,117
Б	10,5	-5,507	4,993	14,489	24,989

Выбираю диктующего потребителя: 4. Задаю П₄=24 м, H₄=П₄-z₄=24-4=20 м

П₅=П₄-∆p_4-5=24-0,047=23,953

П₃=П₄-∆p_3-4=24-0,772=23,228

П₁=П₃-∆p_1-3=23,228-18,224=5,004

П₂=П₃+∆p_2-3=23,228+0,772=24

П_НС=П₅+∆p_НС-5=23,953+9,183=33,136

П_Б=П₁-∆p_Б-1=5,004-0,001=5,003

П_Б=П₂-∆p_Б-2=24-19,017=4,983 П_Б≈4,993

Н_НС=П_НС-z_НС=33,136-0,5=32,636

Н₁=П₁-z₁=5,004-3,5=1,504

Н₂=П₂-z₂=24-5=19

Н₃=П₃-z₃=23,228-1,5=21,728

Н₅=П₅-z₅=23,953-5,5=18,453

Н_Б=П_Б-z_Б=4,993-10,5= -5,507

Минимальный свободный напор получился для потребителя 1

Принимаю П₁=25м