Расчет и конструирование водопроводной сети населенного пункта

Пояснительная записка к курсовому проекту

Исполнитель – студент гр.52304

Горбачева Н. А.

Руководитель – канд. техн. наук, доцент Евтифеев Ю. П.

Петрозаводск 2012г.

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕМЕ: “РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА”. 3

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1.РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЕЙ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.. 5

1.1 Определение расчётных расходов на хозяйственно-питьевые нужды. 5

1.2 Расчётные расходы на промышленном предприятии. 7

1.3 Расчёт расходов в бане. 10

1.4 Расчёт расходов в прачечной. 11

1.6 Расчёт расходов в клубе. 12

1.7 Расчёт расходов на поливку. 12

1.8 Неучтённые расходы. 12

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТИ.. 14

2.1 Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления. 14

2.2 Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления + пожар. 19

2.3 Гидравлический расчёт сети в час максимального транзита в ВБ. 20

3 ГРАФИКИ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ЛИНИЙ.. 23

3.1 График пьезометрических линий в час максимального водопотребления. 23

3.2График пьезометрических линий в час максимального водопотребления + пожар. 24

3.3 График пьезометрических линий в час максимального транзита в водонапорную башню. 25

4. ЛИНИИ РАВНЫХ НАПОРОВ В ЧАС МАКСИМАЛЬНОГО ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ.. 27

5. ПОДБОР НАСОСОВ.. 28

ЛИТЕРАТУРА.. 29

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕМЕ: “РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА”

Характеристика застройки и инфраструктуры.

1. Площадь селитебной территории – 97(га)
2. Этажность застройки и степень благоустройства – 6 этажей
3. Плотность населения - 98 (чел/га)
4. Степень благоустройства - ЦГВ, ВиК.

В населённом пункте предусматриваются:

А. – Промпредприятие - количество рабочих смен - 3

Б. – Гостиница на 310мест

В. – Прачечная на 820 кг белья в сутки

Г. – Баня – пользуются 3% населения

Д. – Клуб на 440 мест

1. Материал труб водопроводной сети - полиэтилен

ВВЕДЕНИЕ

В курсовом проекте предполагается запроектировать объединенную хозяйственно-производственно-противопожарную систему водоснабжения.

Водопроводная сеть будет обеспечивать:

- хозяйственно питьевые нужды города;

- хозяйственно-питьевые нужды предприятий, расположенных в городе;

- технологические нужды предприятий, где требуется вода питьевого качества;

- тушение пожаров.

Водопроводная сеть запроектирована с контррезервуаром (водонапорная башня в конце сети). Населенный пункт застроен шести этажными зданиями, оборудованными водопроводом, канализацией, центральным горячим водоснабжением. На территории города расположены: баня, прачечная, гостиница, клуб, промышленное предприятие.

Запроектирована четырех кольцевая водопроводная сеть из полиэтиленовых труб, которая обеспечивает достаточно надежное снабжение водой потребителей и противопожарные нужды.

1.РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЕЙ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Определение расчётных расходов на хозяйственно-питьевые нужды.

Среднесуточное потребление воды (м³/сут), на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте, включая расходы воды во встроенных учреждениях, определяется по формуле:

, где

- расчетное количество жителей, определяется по формуле:

, где

- плотность населения равна 98 (чел/га) (по заданию).

- площадь селитебной территории равна 97 (га) (по заданию).

(чел).

- удельное хозяйственно-питьевое водопотребление в населенном пункте на одного жителя среднесуточное (за год), принимаемое по таблице 1 [1] в зависимости от степени благоустройства зданий. При застройке зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ванными и центральным горячим водоснабжением принимаем равным 230 (л/сут.чел.).

(м³/сут.).

Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления находим по формуле:

, где

- максимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели принят равным 1, 3, на основании п. 2.2 [1].

(м³/сут).

Расчетный часовой расход воды (м³/ч), вычисляем по формуле:

, где

- коэффициент часовой неравномерности водопотребления рассчитываемый по формуле:

, где

- коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принят равным 1, 3 на основании п. 2.2 [1];

- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принят равным 1, 3 по табл. 2 [1].

Средний часовой расход, вычисляем по формуле:

где

Минимальный часовой расход, находим по формуле:

, где

;

, где

;

.

.

На основании коэффициента часовой неравномерности произведено распределение максимально суточного расхода по часам суток и сведено в таблицу 1.1.1

Таблица 1.1.1 –Расход по часам суток

1.2 Расчётные расходы на промышленном предприятии.

Часовой расход на технологические нужды определяется по формуле:

, где

- расход воды на технологические нужды для каждой смены

- время работы каждой смены, равное 8 ч.

.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия составляет:

-Для холодного цеха:

, где

- количество работающих человек в холодных цехах каждой смены

, где

- количество работающих человек в каждую смену.

- процентное число работающих в холодных цехах.

- норма водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды рабочих холодных цехов, равная 25 л/с на каждого работающего, на основании приложения 3 [1].

-Для горячего цеха:

- количество работающих человек в горячих цехах каждой смены.

- количество работающих человек в каждую смену.

- процентное число работающих в горячих цехах.

- норма водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды рабочих горячих цехов, равная 45 л/с на каждого работающего на основании приложения 3 [1].

1 смена:

.

.

2 смена:

.

3 смена:

Далее определяем часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия для каждой смены по формуле:

- Для холодного цеха:

- Для горячего цеха:

, где

- часовой расход в процентах, от суточного, зависящий от коэффициента часовой неравномерности.

Полученные данные приведены в таблице 1

Расход воды на душевые нужды определяется по формуле:

- Для холодного цеха:

_, где

- процентное число работающих в холодных цехах.

- процентное число пользующихся душем в холодных цехах.

- кол-во человек, прошедших через одну душевую сетку за 45 мин., равное 10 чел/см

- Для горячего цеха:

_, где

- процентное число работающих в горячих цехах.

- процентное число пользующихся душем в горячих цехах.

- кол-во человек, прошедших через одну душевую сетку за 45 мин., равное 3 (чел/см)

Полученные данные приведены в таблице 1

1.3 Расчёт расходов в бане.

Суточный расход составляет:

, где

- количество посетителей бани.

, где

- процентное число жителей пользующихся баней, равное 3 % (по заданию).

- удельный расход воды в бане на одного посетителя, равный 180 (л/чел)

Часовой расход воды находится по формуле:

, где

- время работы бани, равное 8 час (14.00-22.00)

1.4 Расчёт расходов в прачечной.

Суточный расход составляет:

, где

- производительность прачечной, равная 820 (кг/сут)

- норма расхода воды на 1 кг белья, равная 75 (л/кг)

Часовой расход воды находится по формуле:

, где

- время работы прачечной, равное 8 час. (9.00 – 17.00)

1.5 Расчёт расходов в гостинице.

Суточный расход составляет:

, где

- количество мест в гостинице, равное 310 мест (по заданию)

- норма расхода воды на 1 место, равное 230 (л/сут)

Режим работы неравномерный, расход распределяется по часам суток.

Полученные данные приведены в таблице 1

1.6 Расчёт расходов в клубе.

Суточный расход составляет:

, где

- количества мест в клубе, равное 440 мест (по заданию)

- удельный расход воды в клубе на одного посетителя, равный 10 л/пос

Часовой расход воды определяется по формуле:

, где

- время работы клуба, равное 6 час. (22.00 – 4.00)

1.7 Расчёт расходов на поливку.

Суточный расход воды на поливку территории и зеленых насаждений составляет:

, где

- удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчёте на одного жителя, принято равным 50 л/сут, на основании п.2.3 [1]

Часовой расход на поливку составляет:

, где

- время поливки, равное 8 час. (22.00 – 6.00)

1.8 Неучтённые расходы.

Неучтённые расходы находим по формуле:

Расход распределяется по часам суток. Полученные данные приведены в таблице 1

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТИ

При расчёте водопроводных сетей населённого пункта принимаем, что вода на расчётном участке водопроводной сети расходуется равномерно по длине. При этом при одинаковой степени благоустройства данного района и плотности населения, считается, что на всех участках сети данного района характер потребления воды одинаков.

2.1 Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления.

Удельный расход воды, , определяется по формуле:

, где

- равномерно-распределённые расходы воды

, где

, , - хоз-питьевые расходы, неучтённые, расходы на поливку в час макс. водопотребления с 13.00 до 14.00 (см. табл. 1).

= 60, 79(л/с)

, где

= =99, 51(л/с)

Далее составляем таблицу путевых расходов, (см. табл. 2.1.1)

Таблица 2.1.1-Путевые расходы

Далее определяем узловые расходы по формуле:

, где

- сумма путевых расходов на участках примыкающих к данному узлу.

Полученные данные сводим в таблицу 2.1.2.

Таблица 2.1.2-Узловые расходы

Предварительное распределение потока воды по участкам сети с соблюдением первого закона Кирхгофа, т. е. сумма расходов воды, которые поступают, отступают и расходуются в узле, равны нулю.

Составляем схему предварительного распределения потока воды по участкам сети (см. рис.2.1.1). На основании полученных расходов подбираем диаметры трубопроводов по табл. 12 [3] для полиэтиленовых труб, с учетом экономичных скоростей и взаимозаменяемости трубопроводов (см. рис.2.1.2).

Для увязки сети определяем потери напора на участках по формуле:

, где

- поправочный коэффициент, зависит от скорости, а также от материала труб.

- сопротивление данного участка:

, где

- удельное гидравлическое сопротивление

- длина данного участка.

- расход на данном участке.

Для кольцевых сетей необходимо выполнение второго закона Кирхгофа, т. е. сумма потерь напора должна быть равна нулю.

Так как второй закон Кирхгофа не выполняется, то по формуле Андрияшева определяем поправку:

, где

- средний арифметический расход по кольцу сети;

- невязка кольца;

- арифметическая сумма всех потерь напора.

Увязку ведём до тех пор, пока алгебраическая сумма положительных и отрицательных потерь не будет равна: для кольца , для контура

Вычисления приведены в таблице 2.1.3

Далее строим схему окончательного распределения потока воды по участкам сети (см. рис.2.1.3.)

Пояснение к рисунку:

Расчет водоводов для всех трех случаев приведен в таблице 2.1.4

Таблица 2.1.4

2.2 Гидравлический расчёт сети в час максимального водопотребления + пожар.

Расчетный расход воды на тушение пожара согласно п.2.21 [1] должен быть обеспечен при наибольшем расходе воды на другие нужды, т. е. в час максимального водопотребления.

Расход воды на наружное пожаротушение (на один пожар) и количество одновременных пожаров в населенном пункте для расчета магистральных (расчетных кольцевых) линий водопроводной сети принимаем по табл. 5 [1]. Принимаем два пожара (один с расходом воды по 20 л/с на предприятии в точке 7 и один с расходом 15 л/с в населенном пункте в наиболее удалённом и высоко расположенном месте от насосной станции в точке 10).

Путевые и узловые расходы останутся прежними, как и в первом случае только в точках пожара расход увеличится на 20 л/с и 15 л/с соответственно, а подача насосной станции увеличится на 35 л/с и будет равна 123, 89 л/с

Составляем схему предварительного распределения потока воды по участкам сети (см. рис. 2.2.1).

Увязка сети определяется по формулам, как и при максимальном водопотреблении. Вычисления приведены в таблице 2.2.1

Далее строим схему окончательного распределения потока воды по участкам сети (см. рис.2.2.2)

2.3 Гидравлический расчёт сети в час максимального транзита в ВБ.

В некоторые часы суток количество воды, подаваемой насосами, превышает количество воды, расходуемой городом, сеть снабжается водой с одной стороны от насосной станции II подъема. Избыточный расход воды поступает в бак водонапорной башни, при этом проходя транзитом через всю сеть. Момент, в который этот транзитный расход достигает своего наибольшего значения – это момент максимального транзита, который определен по табл. 1.

Удельный расход воды, , определяется по формуле:

, где

- равномерно-распределённые расходы воды

, где

, , - хоз-питьевые расходы, неучтённые, расходы на поливку в час макс. транзита с 16.00 до 17.00 (см. табл. 1).

, где

=21, 36(л/с)

=

Далее составляем таблицу путевых расходов, (см. табл. 2.3.1)

Таблица 2.3.1 – Путевые расходы

Далее определяем узловые расходы по формуле:

, где

- сумма путевых расходов на участках примыкающих к данному узлу.

Полученные данные сводим в таблицу 2.3.2.

Таблица 2.3.2- Узловые расходы

Предварительное распределение потока воды по участкам сети с соблюдением первого закона Кирхгофа, т. е. сумма расходов воды, которые поступают, отступают и расходуются в узле, равны нулю.

Составляем схему предварительного распределения потока воды по участкам сети (см. рис.2.3.1).

Увязка сети определяется по формулам, как и при максимальном водопотреблении. Вычисления приведены в таблице 2.3.3.

Далее строим схему окончательного распределения потока воды по участкам сети (см. рис.2.3.2)

3 ГРАФИКИ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

График пьезометрических линий необходим для определения расчётного напора насосной станции II подъёма. Он же определяет высоту расположения бака водонапорной башни.

Для построения графика пьезометрических линий необходимо определить диктующую точку сети - наиболее высоко расположенную и удалённую от насосной станции II подъёма. Обеспечить в каждой точке сети необходимый свободный напор.

3.1 График пьезометрических линий в час максимального водопотребления.

Для данного часа диктующей точкой будет точка 10. Находим свободный напор в этой точке по формуле:

, где

- этажность застройки, равная 6 эт.

Далее определяем пьезометрическую отметку в данной точке по формуле:

Зная пьезометрическую отметку в точке 10, определяем в точке 9, прибавляя или вычитая потери на данном участке. Если вода течёт из точки 10 в точку 9, то данные потери отнимаем от пьезометрической отметки в точке 10, если из точки 9 в точку 10, то прибавляем соответственно и т. д.

Полученные данные сводим в таблицу 3.1.1

Таблица 3.1.1

3.2График пьезометрических линий в час максимального водопотребления + пожар.

Запроектированная система пожаротушения низкого давления, тогда согласно п.2.30 [I], свободный напор в сети противопожарного водопровода при пожаротушении должен быть не менее 10 м. Принимаем свободный напор в точке 10 равным 15 м

Далее определяем пьезометрические отметки по формулам, как и в предыдущем расчёте.

Полученные данные сводим в таблицу 3.2.1.

Таблица 3.2.1

3.3 График пьезометрических линий в час максимального транзита в водонапорную башню.

Для данного часа диктующей точкой будет водонапорная башня. Высота водонапорной башни определяется по формуле:

, где

- высота ствола, равная свободному напору ВБ в час максимального водопотребления, т. е. 26, 05 (м).

- высота бака, определяемая по формуле:

, где

- диаметр бака, который находится по формуле:

, где

, где

- максимальный остаток в ВБ, равный 198, 64(м³) (см. табл. 2).

, где

- расход воды на наружное пожаротушение, равный 20 л/с

- минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение, равный 2, 5 л/с, на одну струю (на основании табл. 1 [4]).

Проектируем 2 бака:

=5, 5(м)

Принимаю

Далее определяем пьезометрические отметки по формулам, как и в час максимального водопотребления..

Полученные данные сводим в таблицу 3.3.1

Таблица 3.3.1

4. ЛИНИИ РАВНЫХ НАПОРОВ В ЧАС МАКСИМАЛЬНОГО ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

Линии равных напоров строим по отметкам свободных напоров, взятые из табл. 3.1.1

5. ПОДБОР НАСОСОВ

Для определения насоса необходимо знать напор и подачу. Подачу находим из табл. 1. Напор определяется как максимальный свободный напор, взятый из табл. 3.1.1, 3.2.1, 3.3.1, плюс 2 метра - потери на насосной станции.

Полученные данные сводим в табл. 5.1

Таблица 5.1

Исходя, из данных выбираем 3 насоса 1К100-65-250.

После чего производим оптимизацию насосов с помощью обточки колеса.

Для обеспечения нужных расходов также устанавливается ПЧТ (преобразователь частоты).

Принимаю один пожарный насос

ЛИТЕРАТУРА

1 СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

2 СНиП 2.02.01-83. Основание зданий и сооружений.

3 Ф. А. Шевелёв, А. Ф. Шевелёв. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М., Стройиздат, 1984.

4 СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.