Спеціальне водопостачання

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ ІМЕНІ ГЕРОЇВ ЧОРНОБИЛЯ

НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ПОЖЕЖНО-ПРОФІЛАКТИЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

КУРСОВА РОБОТА

з навчальної дисципліни: Спеціальне водопостачання

Курсант 2 курсу

Янюк Е.С.

Керівник: доцент кафедри АСБ та ЕУ, к.т.н., доцент Пустовіт М.О.

м. Черкаси - 2016 рік



Зміст

1. Завдання на курсову роботу

1.1 Визначення водоспоживачів

1.2 Розрахунок необхідної витрати води на господарсько-питні та виробничі потреби

1.3 Визначення розрахункових витрат води на пожежогасіння

2. Гідравлічний розрахунок водопровідної мережі

3. Визначення режиму роботи HC-II

4. Гідравлічний розрахунок водоводів

5. Розрахунок водонапірної башти

5.1 Визначення висоти водонапірної башти

5.2 Визначення ємності бака водонапірної башти

6. Розрахунок резервуарів чистої води

7. Підбір насосів для насосної станції другого підйому

8. Гідравлічний розрахунок об'єднаного господарсько-виробничого і протипожежного водопроводу виробничої будівлі

8.1 Приклад гідравлічного розрахунку внутрішнього об'єднаного господарсько-виробничого та протипожежного водопроводу виробничої будівлі

Література



1. Завдання на курсову роботу

1.1 Визначення водоспоживачів

водоспоживач башта пожежогасіння питний

Об'єднаний господарсько-питний, виробничий і протипожежний водопровід повинен забезпечити витрата води на господарсько-питні потреби селища, господарсько-питні потреби підприємства, господарсько-побутові потреби громадських будівель, виробничі потреби підприємства, гасіння можливих пожеж у селищі і на підприємстві.

1.2 Розрахунок необхідної витрати води на господарсько-питні та виробничі потреби

Визначення водоспоживання починаємо з селища, оскільки віно є основним споживачем.

Селище. Відповідно до п. 6.1.1, табл. 1 [4] норму водоспоживання на одну людину приймаємо 300 л / добу.

Добова витрата м3 /доб.

Добова витрата з урахуванням п. 6.1.2 [4]

м3 /доб.

Розрахункова витрата найбільшого водоспоживання на добу

м3 /доб.

Згідно п. 6.1.2 [4], приймаємо Кдоб.max=1,1.

Розрахункова годинна максимальна витрата води

.

Максимальний коефіцієнт годинної нерівномірності водоспоживання

.

Приймаемо за п. 2.2 і табл. 2 [4] max = 1,2 і max= 1,18, тоді Кгод.max = 1,2 · 1,18 = 1,416. За дод. 1 даних вказівок приймаємо Kгод.max= 1,45.

м3 /год.

Витрата води на господарсько-питні потреби лікарні

м3 /доб.

де qліжок = 115 л/доб (дод. А [5]); Nліжок - кількість ліжок.

Коефіцієнт нерівномірності водоспоживання для лікарні приймаємо по дод. 1.

Сумарна витрата води по селищу

м3 /доб.

Підприємство. Відповідно з дод. А [5] і згідно з завданням норму водоспоживання на господарсько-питні потреби на одну людину в зміну приймаємо qн.г-п = 25 л/(чол. у зміну). Водоспоживання в зміну



м3 /зм.

Добове водоспоживання

м3 /доб.

Витрата води на душові в зміну

.

Кількість душових сіток

шт.

м3/зм;

в добу

м3/доб.

Витрата води на виробничі потреби в зміну м3 /зм, (за завданням), в годину м3/год.

Добове водоспоживання на виробничі потреби

м3/доб.

Таким чином, розрахункова добова витрата води по підприємству складе

м3/доб.

Сумарна витрата води за добу по селищу і підприємству дорівнює

м3/доб.

Складаємо таблицю сумарного водоспоживання по годинах доби (табл. 1.3).

Таблиця 1.3 - Водоспоживання по годинах доби в селищі і на промисловому підприємстві

Години доби	Селище	Підприємство	Всього за добу
	На господарчо-питні потреби	Громадська буділя (лікарня)	На господарчо-питні потреби	м3/год	, м3/год	, м3/год	Добове водоспоживання, %
	% від Qдоб.max при Кгод=1,45	, м3/год	% від Q доб.max. при Кгод=2,5	, м3/год	% від Qзмм.госп-пит, при Кгод=3	м3/год
0-1	2	79,20	0,2	0,04	12,5	2,19	70,00	100	251,42	3,79
1-2	2,1	83,16	0,2	0,04	6,25	1,09		100	184,29	2,78
2-3	1,85	73,26	0,2	0,04	6,25	1,09		100	174,39	2,63
3-4	1,9	75,24	0,2	0,04	6,25	1,09		100	176,37	2,66
4-5	2,85	112,86	0,5	0,09	18,75	3,28		100	216,23	3,26
5-6	3,7	146,52	0,5	0,09	37,5	6,56		100	253,17	3,81
6-7	4,5	178,20	3	0,54	6,25	1,09		100	279,83	4,21
7-8	5,3	209,88	5	0,90	6,25	1,09		100	311,87	4,70
8-9	5,8	229,68	8	1,44	12,5	2,19	70,00	100	403,31	6,07
9-10	6,05	239,58	10	1,80	6,25	1,09		100	342,47	5,16
10-11	5,8	229,58	6	1,08	6,25	1,09		100	331,85	5,00
11-12	5,7	225,72	10	1,80	6,25	1,09		100	328,61	4,95
12-13	4,8	190,08	10	1,80	18,75	3,28		100	295,16	4,44
13-14	4,7	186,12	6	1,08	37,5	6,56		100	293,76	4,42
14-15	5,05	199,98	5	0,90	6,25	1,09		100	301,97	4,55
15-16	5,3	209,88	8,5	1,53	6,25	1,09		100	312,50	4,71
16-17	5,45	215,82	5,5	0,99	12,5	2,19	70,00	100	389,00	5,86
17-18	5,05	199,98	5	0,90	6,25	1,09		100	301,97	4,55
18-19	4,85	192,06	5	0,90	6,25	1,09		100	294,95	4,43
19-20	4,5	178,20	5	0,90	6,25	1,09		100	280,19	4,22
20-21	4,2	166,32	2	0,36	18,75	3,28		100	269,96	4,07
21-22	3,6	142,56	0,7	0,13	37,5	6,56		100	249,25	3,75
22-23	2,85	112,86	3	0,54	6,25	1,09		100	214,49	3,3
23-24	2,1	83,16	0,5	0,09	6,25	1,09		100	184,34	2,78
Всього	100	3960	100,00	18,00	300	52,50	210,00	2400	6640,50	100

З таблиці. 1.3 видно, що по селищу і підприємству найбільше водоспоживання відбувається з 8 до 9 год, у цей час на всі потреби води витрачається 749,62 м3/год або

Qcел.підпp = 403,31 · 1000 / 3600 = 112,0 л/с.

По підприємству розрахункова витрата

л/с.

Розрахункова витрата громадської будівлі (лікарні)

Qгром.буд = (1,44 · 1000) / 3600 = 0,40 л/с.

Власне селище витрачає

Qсел = Qcел.підp - Qпідp - Qгром.буд = 112,0 - 47,83 - 0,40 = 63,80 л/с.

1.3 Визначення розрахункових витрат води на пожежогасіння

Розрахункові витрати води для зовнішнього пожежогасіння в населених пунктах і на промислових підприємствах визначаються за ДБН В.2.5-74:2013, а для внутрішнього пожежогасіння - за ДБН В.2.5-64: 2012.

В населених пунктах кількість одночасних пожеж і витрата води на одну пожежу залежать від кількості жителів і поверховості забудови. На промислових підприємствах кількість одночасних пожеж залежить від площі території підприємства, а розрахункова витрата води на зовнішнє пожежогасіння - від ступеня вогнестійкості будівель, категорій за пожежовибухонебезпечністю, об'єму, наявності ліхтарів, ширини, наявності автоматичних установок пожежогасіння. Розрахункова кількість одночасних пожеж для об'єднаних водопроводів, обслуговуючих населені пункти та промислові підприємства, залежить від площі території підприємства та кількості жителів у населеному пункті (п. 6.2.2 [4]). Розрахункові витрати води для внутрішнього пожежогасіння та розрахункову кількість струменів в населених пунктах залежать від призначення будівлі, висоти (поверховості), обсягу, а на промислових підприємствах - від ступеня вогнестійкості будівель, категорії будівлі з пожежної небезпеки, об'єму будівель.

Визначимо розрахункові витрати води для пожежогасіння за даними наведеного прикладу. Так як водопровід в селищі проектується об'єднаним, то, згідно [4], п. 6.2.2, при кількості жителів 30 000 чоловік приймаємо дві одночасні пожежі при п'ятиповерховій забудові з витратою води 25 л/с на одну пожежу (п. 6.2.2, табл 3 [4].):

л/с

Витрата води на внутрішнє пожежогасіння в селищі при наявності лікарні (будівля триповерхова об'ємом більше 25 000 м3), згідно [5], п. 8.1, табл. 3, приймаємо два струмені продуктивністю 2,5 л/с кожен:

л/с

+Згідно [4], п. 2.22, на підприємстві приймаємо дві одночасні пожежі, так як площа підприємства більше 150 га.

Згідно п. 6.2.4, табл. 5, прим. 1 [4], розрахункова витрата води для будівлі об'ємом 90 тис. м3 л/с, а для будівлі об'ємом 120 тис. м3 л/с. Таким чином,

л/с.

Згідно [5], п. 8.4., табл. 4, розрахункова витрата води на внутрішнє пожежогасіння у виробничих будівлях підприємства приймаємо з розрахунку двох струменів продуктивністю 5 л/с кожен, тоді л/с.

Таким чином,

л/с;

л/с;

,

тому, згідно [4], п. 6.2.12, витрату води на цілі пожежогасіння в селищі і на підприємстві визначаємо як суму витрат води на підприємстві і 50% витрати води в селищі:

л/с.

При визначенні розрахункових витрат води на цілі пожежогасіння необхідно уважно вивчити п. 6.2.12 [4].



2. Гідравлічний розрахунок водопровідної мережі

Розглянемо гідравлічний розрахунок на прикладі водопровідної мережі, показаної на рис. 2.2. Для наведеного в розд. 1 прикладу загальна витрата води на годину максимального водоспоживання становить 208,23 л/с, у тому числі зосереджена витрата підприємства дорівнює 24,04 л/с, а зосереджена витрата громадської будівлі 0,77 л/с.

1. Визначимо рівномірно розподілену витрату

л/с.

2. Визначимо питому витрату

л/(с*м)

Рис. 2.2. Розрахункова схема водопровідної мережі

3. Визначимо шляхові відбори

Qшл j = lj qпит.

Результати наведено в табл. 2.2.

Таблиця 2.2 - Шляхові витрати

Номер ділянки	Довжина ділянки, м	Шляховий відбір, л/с
1 - 2	950	6,6
2 - 3	1200	8,3
3 - 4	1000	6,9
4 - 5	1500	10,3
5 - 6	1300	9,0
6 - 7	500	3,4
7 - 1	900	6,2
7 - 4	1900	13,1

4. Визначимо вузлові витрати

q1 = 0,5 (Qшл.1-2 + Qшл.7-1 ) = 0,5 (6,6 + 6,2) = 6,4 л/с і т.д.

Результати наведено в табл. 2.3.

Таблиця 2.3 - Вузлові витрати

Номер вузла	Вузлова витрата
1	6,4
2	7,4
3	7,6
4	15,2
5	9,7
6	6,2
7	11,4
	л/с

5. Додамо до вузлових витрат зосереджені витрати. До вузлової витраті в точці 5 додається зосереджена витрата підприємства, а в точці 3 - зосереджена витрата громадської будівлі (3 замість точки можна взяти будь-яку іншу точку). тоді q5 = 57,49 л/с, Q3 = 7,9870 л/с. Величини вузлових витрат показані на рис. 2.3. З урахуванням зосереджених витрат qвузл = 63,8 л/с.

Рис. 2.3. Розрахункова схема водопровідної мережі з вузловими витратами

6. Виконаємо попередній розподіл витрат води по ділянках мережі. Зробимо це спочатку для водопровідної мережі при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанню (без пожежі). Виберемо диктуючу точку, тобто кінцеву точку подачі води. У даному прикладі за диктуючу точку приймемо точку 5. Попередньо намітимо напрямки руху води від точки 1 до точки 5 (напрямки показані на рис. 2.3). Потоки води можуть підійти до точки 5 за трьома напрямками: перший 1-2-3-4-5, другий 1-7-4-5, 1-7-6-5 третій. Для вузла 1 повинно виконуватися співвідношення q1+q1-2+q1-7=Qсел.підпр. Величини q1 = 6,4 л/с і Qсел.підпр. = 63,8 л/с відомі, a q1-2 і q1-7 невідомі. Задаємося довільно однією з цих величин. Візьмемо, наприклад, q1-2 = 56 л/с. Тоді q1-7 = Qсел.підпр.- (q1 + q1-2) = 95,13 - (6,66 + 47,57) = 40,91 л/с.

Для точки 7 має дотримуватися наступне співвідношення:

q1-7 = q7 + q7-4 + q7-6.

Значення q1-7 = 49,6 л/с і q7 = 11,4 л/с відомі, a q7-4 і q7-6 - невідомі. Задаємося довільно однією з цих величин і приймаємо, наприклад, q7-4 = 18,7 л/с. Тоді q7-6 = q1-7 - (q7 + q7-4) = 49,6 - (11,4 + 18,7)=19,5 л/с.

Витрати води по інших ділянках мережі можна визначити з наступних співвідношень:

q2-3 = q1-2 - q2 q4-5 = q7-4 + q3-4 - q4

q3-4 = q2-3 - q3 q6-5 = q7-6 - q6.

В результаті отримаємо:

q2-3 = 48,6 л/с q4-5 = 44,5 л/с

q3-4 = 41,0 л/с q6-5 = 13,4 л/с.

Перевірка: q5 = q4-5 + q6-5 = 44,5 + 13,4 = 57, 9 л/с.

Можна починати попередньо розподіляти витрати не з вузла 1, а з вузла 5. Витрати води будуть уточнюватись в подальшому при виконанні ув'язки водопровідної мережі. Схема водопровідної мережі з попередньо розподіленими витратами в звичайний час показана на рис. 2.4.

При пожежі водопровідна мережа повинна забезпечувати подачу води на пожежогасіння при максимальній годинній витраті води на інші потреби, за винятком витрат води на промисловому підприємстві на душ, поливання території і т.п. (П. 2.21 [4]), якщо ці витрати увійшли до витрати на годину максимального водоспоживання. Для водопровідної мережі, показаної на рис. 2,2, витрату води для пожежогасіння слід додати до вузлової витраті в точці 5, де здійснюється відбір води на промислове підприємство, яка є найбільш віддаленою від місця введення (від точки 1), тобто q5 = q/5 + Qпож.вит. - qдуш. Однак з таблиці водоспоживання (див. табл. 1.3) видно, що без обліку витрати води на душ час максимального водоспоживання буде з 9 до 10 годин.

Рис. 2.4. Розрахункова схема водопровідної мережі з попередньо розподіленими витратами при господарсько-виробничому водоспоживанні

Витрата води Q/сел.підпр = 95,13 м3/ч = 206,40 л/с, в тому числі зосереджений витрата підприємства Q/підпр = 28,08 м3/ч = 14,11 л/с, а зосереджений витрата громадської будівлі Qгром.буд = 0,50 м3/ч = 0,958 л/с = 0,96 л/с. Тому при гідравлічному розрахунку мережі при пожежі

Q//сел.підпр = Q/сел.підпр + Qпож.роз = 95,13 + 116,25 = 211.38 л/с.

Так як Q//сел.підпр Q/сел.підпр, то вузлові витрати при пожежі будуть інші, ніж на годину максимального водоспоживання без пожежі. Визначимо вузлові витрати так, як це робилося без пожежі. При цьому слід враховувати, що зосередженими витратами будуть:

Q/підпр = 28,08 л/с, Qгром.буд = 0,50 л/с, Qпож.витр = 116,2 л/с.

Рівномірно розподілена витрата буде дорівнювати

Qсел.витр = Q//сел.підпр - (Q/підпр + Q/гром.буд + Qпож.витр) = 211,38 - (28,08 + 0,50 + 116,2) = 66,55 л/с.

Розрахункова схема водопровідної мережі з вузловими і попередньо розподіленими витратами при пожежі показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Розрахункова схема водопровідної мережі з попередньо розподіленими витратами при пожежі

7. Визначимо діаметри труб ділянок мережі. Для азбестоцементних труб Е = 0,75. За економічним фактором і попередньо розподіленим витратам води по ділянках мережі при пожежі по дод. 2 визначаються діаметри труб ділянок водопровідної мережі:

d1-2 = 0,250 м; d2-3 = 0,250 м; d3-4 = 0,250 м;

d4-5 = 0,250 м; d5-6 = 0,150 м; d6-7 = 0,150 м;

d4-7 = 0,150 м; d1-7 = 0,250 м.

Відповідні розрахункові внутрішні діаметри визначаються за дод. 2 (труби ВТ-9, тип I):

d1-2 = 0,253 м; d2-3 = 0,253 м; d3-4 = 0,253 м;

d4-5 = 0,253 м; d5-6 = 0,1524 м; d6-7 = 0,1524 м;

d4-7 = 0,1524 м; d1-7 = 0,253 м.

Слід мати на увазі, що зазвичай рекомендують визначати діаметри за попередньо розподіленими витратами без врахування витрати води на пожежогасіння, а потім перевіряти водопровідну мережу за знайденими таким чином діаметрами на можливість пропуску витрат води при пожежі. При цьому відповідно до п. 2,30 [4] максимальний вільний напір в мережі об'єднаного водопроводу не повинен перевищувати 60 м. Якщо в нашому прикладі визначати діаметри за попередніми витратами при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні (тобто без врахування витрат води на пожежогасіння), то виходять наступні діаметри:

d1-2 = 0,250 м; d2-3 = 0,250 м; d3-4 = 0,200 м;

d1-7 = 0,250 м; d7-4 = 0,150 м; d7-6 = 0,150м;

d4-5 = 0,200 м; d6-7 = 0,150 м.

Розрахунки показали, що при цих діаметрах втрати напору в мережі при пожежі більше 60 м. Це пояснюється тим, що для порівняно невеликих населених пунктів співвідношення витрат води по ділянках водопровідної мережі при пожежі і при максимальному господарсько-виробничому водоспоживання досить велика. Тому діаметри труб деяких ділянок слід збільшити і заново виконати гідравлічний розрахунок мережі при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні і при пожежі. У зв'язку з вищевикладеним і для спрощення, в курсовій роботі допускається визначати діаметри ділянок мережі за попередніми витратами при пожежі.

Ув'язка водопровідної мережі при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні

Ув'язку зручно виконувати у вигляді таблиці (табл. 2.4).

При ув'язці втрати напору в азбестоцементних трубах слід визначати за формулою

Зазвичай ув'язка мережі без використання комп'ютера продовжується до тих пір, поки величина нев'язки в кожному кільці будуть меншими 1 м.

Таблиця 2.4 - Ув'язка мережі при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні

Ділянка мережі	Витрата води q, л/с	Розрахунковий внутрішній діаметр dp, м	Довжина l, м	Швидкість V, м/с			Гідравлічний нахил i·103
1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 7 7 - 1	56,01 48,60 41,01 18,67 49,63	0,253 0,253 0,253 0,1524 0,253	950 1200 1000 1900 900	1,114 0,967 0,816 0,579 0,987	0,912 0,702 0,513 0,273 0,729	0,195 0,195 0,195 0,107 0,195	8,03 6,17 4,50 3,2 6,41
4 - 5 5 - 6 7 - 6 7 - 4	44,51 9,35 15,45 18,67	0,253 0,1524 0,1524 0,1524	1500 1300 500 1900	0,517 0,217 0,641 0,692	0,596 0,424 0,218 0,273	0,195 0,107 0,107 0,107	5,24 9,10 3,72 3,2
Втрати напору		Перше	виправлення
h, м	h/q, (м·с)/л	q/, л/с	q/=q+q/,л/с	V, м/с			h, м
7,63 7,40 4,50 -6,09 -5,77	0,1362 0,1522 0,1098 0,3264 0,1162	-4,6 -4,6 -4,6 2,5 4,6	51,5 44,0 36,5 21,2 54,2	1,024 0,875 0,726 0,658 1,078	0,780 0,583 0,413 0,345 0,966	6,83 5,13 3,63 4,04 7,55	6,52 6,15 3,633 -7,68 -6,798
h=7,7; (h/q)=0,8408 q/=h/(2 (h/q)) = 4,6 /(2 0,8408) = 4,6 л/с						h=1,83
7,86 -4,84 -4.66 6,09	0,1000 0,4759 0,2881 0,2384	-2,0 2,0 2,0 2,5	42,5 11,4 17,5 21,2	0,845 0,625 0,959 0,658	0,547 0,314 0,691 0,345	4,809 5,336 11,748 4,04	7,213 -6,936 -5,874 7.68
h=4,45; (h/q)=1.1024 q/=h/(2 (h/q)) = 4,45/(2 1,1024) = 2.02 л/с					h=2,087;
	Друге	виправлення
h/q, (мс)/л	q//, л/с	q//=q/+q//, л/с	V, м/с			h, м
0,1268 0,1397 0,0997 0,3622 0,1254	-1,1 -1,1 -1,1 0,4 1,1	50,4 43,0 35,4 21,6 55,3	1,003 0,855 0,391 0,357 0,966	0,555 0,530 0,407 0,337 0,658	6,60 4,91 3,434 4,19 7,84	6,27 5,90 3,434 -7,95 -7,058
(h/q)=0,8538 q//=1,1 л/с						h=0,59;
0,1697 0,6099 0,3363 0,3622	-0,7 0,7 0,7 0,4	41,8 12,1 18,2 21,6	0,379 0,475 0,899 0,650	0,530 0,350 0,744 0,357	4,663 5.95 12,636 4,19	6,995 -7,734 -6,318 7,95
(h/q)=1,4782 q//=0,71 л/с						h=0,895

Слід мати на увазі, що для ділянки 4 - 7 (. Див. мал 2.4, 2.5), котрі є загальними для обох кілець, вводяться дві поправки - для першого кільця і для другого. Знак поправочної витрати при перенесенні з одного кільця до іншого слід зберігати.

Потоки води від точки 1 до точки 5 (диктуючої точки), як видно за напрямами стрілок на рис. 2.4, можуть йти за трьома напрямками: перший - 1-2-3-4-5, другий - 1-7-4-5, третій - 1-7-6-5. Середні втрати напору в мережі можна визначити за формулою

hс = (h1 + h2 + h3) / 3,

де h1 = h1-2 + h2-3 + h3-4 + h4-5; h2 = h1-7 + h7-4 + h4-5; h3 = h1-7 + h7-6 + h6-5.

Втрати напору в мережі при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні:

h1 = 6,27 + 5,90 + 3,434 + 6,995 = 22,59 м; h2 = -7,95 + 7,058 + 6,995 = 22,01 м;

h3 = -7,734 + 6,318 + 7,058 = 21.11 м; hc = (22.59 + 22.01 + 21,11) / 3 = 21,90 22 м.

Розрахункова схема водопровідної мережі з остаточно розподіленими витратами при максимальному господарсько-виробничому водоспоживанні показана на рис. 2.6.

Ув'язка водопровідної мережі при пожежі

Попередній розподіл витрат води по ділянках водопровідної мережі при пожежі виконано в п.6 розд. 2.1. Розрахункова схема показана на рис. 2.5. Ув'язка мережі при пожежі виконується так само, як це було зроблено при розрахунку максимального господарсько-виробничого водоспоживання.

3. Визначення режиму роботи НС-II

Вибір режиму роботи насосної станції другого підйому (НС-II) визначається графіком водоспоживання (рис. 3.1). У ті години, коли подача НС-II більше водоспоживання селища, надлишок води надходить в бак водонапірної башти, а в години, коли подача НС-II менше водоспоживання селища, нестача води заповнюється за рахунок води з бака водонапірної башти. Для забезпечення мінімальної ємності бака графік подачі води насосами прагнуть максимально наблизити до графіка водоспоживання. Однак часте вмикання і вимикання насосів ускладнює експлуатацію насосної станції і негативно позначається на електричній апаратурі керування насосними агрегатами. Установка великої групи насосів з малою подачею призводить до збільшення площі HC-II і ККД насосів з меншою подачею нижче, ніж ККД насосів з більшою подачею. Тому зазвичай приймають двох або триступеневий режим роботи НС-II. При будь-якому режимі роботи НС-II подача насосів повинна забезпечити повністю (100%) споживання води селищем. Приймемо двоступінчастий режим НС-II з подачею кожним насосом 2,5% у годину від добового водоспоживання (графік 2, рис. 3.1). Тоді один насос за добу подасть 2,5 * 24 = 60% добової витрати води. Другий насос повинен подати 100 - 60 = 40% добової витрати води і треба його включати на 40/2, 5 = 16 г.

Рис. 3.1. Режим роботи НС-II і графік водоспоживання:

1 - графік водоспоживання, 2, 3 - двоступінчастий режим роботи НС-II з подачею кожним насосом відповідно 2,5% і 3% у годину від добового водоспоживання

Відповідно до графіка водоспоживання (див. рис. 3.1) пропонується другий насос включати в 5 год і вимикати в 21 год. Цей режим роботи НС-нанесений на рис. 3,1 (графік 2).

Для визначення регулюючої ємності бака водонапірної башти складемо табл. 3.1. У стовпці 1 проставлені годинні проміжки, а в стовпці 2 годинне водоспоживання у відсотках від добового водоспоживання у відповідності зі стовпцем 11 табл. 1.3. У стовпці 3 подача насосів у відсотках відповідно до запропонованого режимом роботи НС-II (Див. мал. 3.1).

Таблиця 3.1 - Водоспоживання і режим роботи насосів

Годинне водоспоживання (див. табл. 1.3, стовп 11)	I вариант	II вариант
	Подача насосів	Надходження в бак	Витрата з бака	Залишок в баці	Подача насосів	Надходження в бак	Витрата з бака	Залишок в баці
3,79	2,5		1,29	-1,29	3		0.79	-0,79
2,78	2,5		0,28	-1,56	3	0,22		-0,57
2,63	2,5		0,13	-1,69	3	0,37		-0,20
2,66	2,5		0,16	-1,84	3	0,34		-0.14
3,26	2,5		0,76	-2,60	3		0,26	-0.11
3,81	5	1,19		-1,41	3		0,81	-0.93
4,21	5	0,79		-0,62	3		1,21	-2.14
4.70	5	0.30		-0,32	3		1,70	-3,84
6.07	5		1,07	-1,39	6		0,07	-3,91
5,16	5		0,16	-1,55	6	0,84		-3,07
5,00	5		0,00	-1.55	6	1,00		-2,07
4.95	5	0,05		-1.50	6	1,05		-1,02
4,44	5	0,56		-0,94	6	1,56		0,54
4,42	5	0,58		0,36	6	1,58		2,12
4,55	5	0,45		0,09	6	1,45		3,57
4.71	5	0,29		0,38	6	1,29		4,86
5,86	5		0,86	-0,48	6	0,14		5,00
4,55	5	0,45		-0,03	6	1,45		6,45
4,43	5	0,57		0,54	3		1,43	5,02
4,22	5	0,78		1.32	3		1,22	3,80
4,07	5	0,93		2.25	3		1,07	2,74
3,75	2,5		1,25	1,00	3		0,75	1,98
3,23	2,5		0,73	0,27	3		0,23	1,75
2,78	2,5		0,28	-0,01	3	0,22		1,97
100,00				-13,25



4. Гідравлічний розрахунок водоводів

Мета гідравлічного розрахунку водоводів - визначити втрати напору при пропуску розрахункових витрат води. Водоводи, як і водопровідна мережа, розраховуються на два режими роботи: на пропуск господарсько-питних, виробничих витрат води відповідно з режимом роботи НС-II і на пропуск максимальних господарсько-питних, виробничих витрат і витрат на пожежогасіння з урахуванням вимог п. 2,21 [4].

Методика визначення діаметра труб водоводів така ж, як і діаметрів труб водопровідної мережі, викладена в розд. 2. У розглянутому прикладі задано, що водоводи прокладені з азбестоцементних труб і довжина водоводів від HC-II до водонапірної башти Lвод = 1000 м. Враховуючи, що в прикладі прийнятий нерівномірний режим роботи HC-II з максимальною подачею насосів Р = 2,5 + 2,5 = 5% у годину від добового водоспоживання, витрата води, яка піде по водоводах, дорівнюватиме

.

Так як водоводи слід прокладати не менше ніж у дві лінії, то витрата води по одному водоводу дорівнює

При значенні Е = 0,75 з дод. 2 визначаємо діаметр водоводів

dвод = 0,25 м; dр = 0,253 м. Швидкість води в водогоні визначається з виразу V = , где = d2p/4 - площа живого перетину водоводу.

При витраті Qвод = 46,1 л/с швидкість руху води в водогоні з розрахунковим діаметром 0,279 м буде дорівнювати

V = 0,918/(0,785 - 0,2532 )= 0,918 м/с .

Втрати напору визначаються за формулою [4]

.

Для азбестоцементних труб (дод. 10 [4])

m = 0,19;A1/2g = 0,561 10-3;С = 3,51;A0 = 1.

Втрати напору в водоводах складуть:

hвод =0,561·10-3 [(1+3,51/0,918) 0,19/0,2531,19]0,9182·1000 = 2,289 м.

Загальна витрата води в умовах пожежогасіння в розглянутому прикладі дорівнює = 211,38 л/с.

Витрата води в одній лінії водоводів в умовах пожежогасіння

Qвод.пож = 211,38 / 2 = 105,691 л/с.

При цьому швидкість руху води в трубопроводі

V = 105,691/(0,785·0,2532) = 2,10 м/с

і втрати напору в водоводах при пожежі

hвод.пож = 0,561·10-3[(1+3,51/2,10) 0,19/0,2531,19]2,102·1000=15,35 м.

Втрати напору в водоводах (hвод, hвод.пож) будуть враховані при визначенні необхідного напору господарських і пожежних насосів.



5. Розрахунок водонапірної башти

Водонапірна башта призначена для регулювання нерівномірності водоспоживання, зберігання недоторканного протипожежного запасу води і створення необхідного напору у водопровідній мережі.

5.1 Визначення висоти водонапірної башти

Висота водонапірної башти визначається за формулою

Hв.б = 1,1hс + Hсв + zд.т - zв.б,

де 1,1 - коефіцієнт, що враховує втрати напору в місцевих опорах (п. 4, дод. 10 [4]); hс - втрати напору у водопровідній мережі при роботі її в звичайний час; zд.т, zв.б - геодезичні позначки відповідно в диктуючій точці і в місці встановлення башти. Мінімальний напір Нвіл в диктуючій точці мережі при максимальному господарсько-питному водоспоживанні на вводі в будинок, згідно з п. 2,26 [4], має дорівнювати

Нвіл = 10 + 4(n-1),

де n - кількість поверхів.

В розглядаємому прикладі hc = 6,6 м (див. розд.2.1).

Hвіл = 10 + 4(5-1)=26 миzд.т - zв.б = 92 - 100 = -8 м,

Нвв = 1,121,9 + 98 - 2 = 42,1 м.

5.2 Визначення ємності бака водонапірної башти

Ємність бака водонапірної башти повинна дорівнювати (п. 9.1 [4]).



Wб = Wрег + Wн.з,

де Wpег - регулююча ємність бака; Wн.з - обсяг недоторканного запасу води, величина якого визначається відповідно до п. 9.5 [4] з виразу

де - запас води, необхідний на 10-хвилинну тривалість гасіння однієї зовнішньої і однієї внутрішньої пожежі; - запас води на 10 хв, визначається при максимальній витраті води на господарсько-питні та виробничі потреби.

Регулюючий об'єм води в таких ємностях, як резервуари, баки водонапірних башт, повинен визначатися на підставі графіків надходження і відбору води, а за їх відсутності - за формулою, наведеною в п. 9,2 [4]. У нашому прикладі визначено графік водоспоживання та запропоновано режим роботи HC-II, для якого регулюючий об'єм бака водонапірної башти склав К = 2,93 % від добової витрати води в селищі (див. розд. 3):

Wрег = = (4,506640.50) / 100 = 299 м3,

де = 12762 м3/добу (див. табл. 1.3).

Так як найбільша розрахункова витрата води потрібна на гасіння однієї пожежі на підприємстві, то

м3.

Відповідно до табл. 1.3,

м3.

Таким чином,

Wн.з = 67,22 + 60 = 127,22 м3іWб = 299 + 127,22 = 426,04 м3.

За дод. 3 приймаємо типову водонапірну башту висотою 27,5 м з баком ємністю Wб = 800 м3.

Знаючи ємність бака, визначаємо його діаметр і висоту:

;Дб = 1,5 Нб.

У розглянутому прикладі ці величини складуть:

Дб = 1,24v500=9,842 Hб = 9,842/1,5 = 6,561

Принципова схема водонапірної башти та її обладнання показана на рис. 13.24 підручника [2]. При виконанні курсової роботи необхідно привести цю схему, проставити отримані в результаті розрахунків розміри стовпа і бака водонапірної башти, вказати рівень НЗ, пояснити призначення обладнання і запропонувати спосіб збереження НЗ.



6. Розрахунок резервуарів чистої води

Резервуари чистої води призначені для регулювання нерівномірності роботи насосних станцій I і II підйому і зберігання недоторканного запасу води на весь період пожежогасіння:

Wр.ч.в = Wрег + Wн.з.

Регулююча ємність резервуарів чистої води може бути визначена на основі аналізу роботи насосних станцій I і II підйому.

Режим роботи HC-ІІ зазвичай приймається рівномірним, оскільки такий режим найбільш сприятливий для обладнання HC-ІІ і споруд для обробки води. При цьому HC-I, так само як і НС-II, повинна подати всі 100% добової витрати води в селищі. Отже, годинна подача води HC-I складе 100/24 = 4,167% від добової витрати води в селищі. Режим роботи НС-II наведено в розд. 3.

Для визначенння Wрег скористаємося графоаналітичним способом. Для цього поєднаємо графіки роботи HC-І і НС-II (рис. 6.1). Регулюючий об'єм резервуарів чистої води у відсотках від добової витрати води дорівнює площі чи рівновеликої їй сумі площ б.

Wрег = (5 - 4,167) 16 = 13,3 % або

Wрег = (4,167 - 2,5) 5 + (4,167 - 2,5) 3 = 13,3 % .

У розглянутому прикладі добова витрата води становить

12762 м3 і регулюючий об'єм резервуару чистої води буде дорівнювати

Wрег = (6640,50 · 0,133) / 100 = 883,19 м3.



Рис. 6.1. Режим роботи НС-II и HC-I:

а - надходження води в резервуар; б - спад води з резервуара

Недоторканний запас води Wн.з відповідно до п. 9.4 [4] визначається з умови забезпечення пожежогасіння із зовнішніх гідрантів і внутрішніх пожежних кранів (пп. 2.12-2.17, 2.20, 2.22-2.24 [4] та пп. 6.1-6.4 [5]), а також із спеціальних засобів пожежогасіння (спринклерів, дренчерів та інших апаратів, що не мають власних резервуарів), згідно з пп. 2,18 і 2,19 [4], і забезпечення максимальних господарсько-питних і виробничих потреб на весь період пожежогасіння з урахуванням вимог п. 2,21 [4].

Таким чином,

Wн.з = Wн.з.пож + Wн.з.г-п.

При визначенні обсягу недоторканного запасу води в резервуарах допускається враховувати поповнення їх водою під час гасіння пожежі, якщо подача води в резервуари здійснюється системами водопостачання I і II категорії за ступенем забезпеченості подачі води, тобто

Wн.з = (Wн.з.пож + Wн.з.г-п) - Wн.с-1 .

В нашому прикладі



Wн.з.пож = = =1255,5 м3

де = 3 год - розрахункова тривалість гасіння пожежі (п. 2.24 [4]).

При визначенні Qсел.підпр не враховуються витрати на поливання території, прийом душу, миття підлоги і мийку технічного обладнання на промисловому підприємстві, а також витрати води на поливання рослин в теплицях, тобто якщо ці витрати води потрапили в годину максимального водоспоживання, то їх слід відняти з загальної витрати води (п. 2.21 [4]). Якщо при цьому Qсел.підпр виявиться нижче, ніж водоспоживання в якій-небудь іншій годині, коли душ не працює, то максимальну витрату води слід приймати у відповідності зі стовпцем 10 табл. 1.3.

У наведеному прикладі Q/пос.пр- Qдуш = 749,62 - 35 = 714,62 м3/год, що менше водоспоживання в наступну годину (тобто с 9 до 10 год) - 743,03 м3/год. Тому при розрахунку недоторканного запасу на господарсько-питні потреби приймаємо

Q/ сел.підпр = 743,03 м3 і Wн.з.г-п = Q/ сел.підпр т = 743,03 · 3 = 2229 м3.

Під час гасіння пожежі насоси насосної станції I підйому працюють і подають на годину 4,167% добової витрати води, а за час буде подано

м3.

Таким чином, обсяг недоторканного запасу води буде дорівнювати

Wн.з = (1255,5+ 1027,42) - 830,13 = 1452,79 м3.

Повний обсяг резервуарів чистої води

Wр.ч.в = 883,19 + 1452,79 = 2335,98 м3.

Згідно п. 9.21 [4], загальна кількість резервуарів має бути не менше двох, причому рівні НЗ повинні бути на однакових позначках, при виключенні одного резервуара в інших повинно зберігатися не менше 50% НЗ, а обладнання резервуарів повинно забезпечувати можливість незалежного включення і спорожнення кожного резервуара.

Приймаємо два типових резервуара об'ємом 1800 м3 кожний (дод. 4). Обладнання резервуарів - див. с. 275-277 підручника [2]. Загальний вигляд типового залізобетонного резервуару зображений на рис. 13.22 [2], а камер перемикання - на рис. 6.2 і 6.3.

Рис. 6.2. План камери переключення резервуара чистої води для HC-II низького тиску



Рис. 6.3. План камери переключення РЧВ для НС-II високого тиску

7. Підбір насоса для насосної станції другого підйому

З розрахунку випливає, що НС-II працює в нерівномірному режимі з установкою в ній двох основних господарських насосів, подача яких дорівнюватиме

= (6640,502,5) / 100 = 166,01 м3/год = 46,11 л/с.

Необхідний напір господарських насосів визначаємо за формулою

Нгосп.нас =1,1 hвод + Нв.б + Нб + (zв.б - zн.с),

де 1,1 - коефіцієнт, що враховує втрати напору в місцевих опорах (п. 4, дод. 10 [4]); hвод - втрати напору в водоводах, м; Hв.б - висота водонапірної башти, м (див. розд. 5); Hб - висота бака водонапірної башти, м; zв.б и zн.c - геодезичні позначки, відповідно, місця встановлення башти та НС-II (див. схему водопостачання).

Тоді Нгосп.нас = 1,1 · 2,289 + (92-96) + 27,5 +6,561 = 32,58 м.

Напір насосів при роботі під час пожежі визначаємо за формулою

Hгосп.нас= 1,1 (hвод.пож + hмер.пож) + Нвіл+ (zд.т - zн.с),

де hвод.пож и hмер.пож - відповідно втрати напору в водоводах та водопровідної мережі при пожежогасінні, м; Hвіл - вільний напір у гідранта, розташованого в диктуючій точці, м. Для водопроводів низького тиску Hвіл =10 м; zд.т - геодезична відмітка в диктує точці, м.

Тоді Нгосп.пож = 1,1(15,35 + 24,6) + 10 + (-8) = 45,9 м .

Вибір типу НС-II (низького або високого тиску) залежить від співвідношення необхідних напорів при роботі водопроводу в звичайний час і при пожежі.

Якщо Нпож.нас - Нгосп.нас > 10 м, то насосну станцію будують за принципом високого тиску, тобто встановлюють пожежні насоси, що забезпечують Нпож.нас, і отже, більш високонапорні, ніж господарські. При включенні пожежних насосів до загального напірного колектора, зворотні клапани господарських насосів перекриються, подача води господарськими насосами припиниться і їх треба відключити. Тому в HC-II високого тиску пожежний насос повинен забезпечити подачу не тільки витрати води на пожежогасіння, а подачу повної розрахункової витрати води в умовах пожежогасіння, тобто сумарної господарсько-питної, виробничої і пожежної витрати води.

Якщо Нпож.нас - Нгосп.нас 10 м, то насосну станцію будують за принципом низького тиску. У звичайний час працює один або група господарських насосів. При пожежі включається в роботу додатковий насос з таким же напором, що і господарські насоси, що забезпечує подачу витрати води на пожежогасіння. Від типу насосної станції залежить пристрій камер перемикання (див. рис. 6.2, 6.3).

Так як у нашому прикладі Нпож.нас - Нгосп.нас = 10 м, то НС-II будується за принципом низького тиску. Підбір марок насосів можна виконувати по зведеному графіку полів Q - H (додаток 5 і 6). На графіку по осі абсцис відкладена подача насосів, по осі ординат напір і для кожної марки насосів наведені поля, в межах яких можуть змінюватися ці величини. Поля утворені таким чином. Верхня і нижня межі - це відповідно характеристики Q - H для даної марки насоса з найбільшим і з найменшим діаметром ро-бочого колеса в випускаємій серії. Бічні межі полів обмежують область оптимального режиму роботи насосів, тобто область, відповідну максимальним значенням коефіцієнта корисної дії. При виборі марки насоса необхідно врахувати, що розрахункові значення подачі і напору насоса повинні лежати в межах його поля Q - H.

Пропоновані насосні агрегати повинні забезпечувати мінімальну величину надлишкових напорів, що розвиваються насосами при всіх режимах роботи, за рахунок використання регулюючих ємностей, регулювання числа обертів, зміни кількості і типу насосів, обрізки і заміни робочих коліс відповідно до зміни умов їх роботи протягом розрахункового терміну (п. 7.2 [4]).

Категорію насосної станції по подачі води слід приймати за п. 7,1, а кількість резервних агрегатів за табл. 32, п. 7,3 [4]. При визначенні кількості резервних агрегатів треба враховувати, що в кількість робочих агрегатів включаються пожежні насоси. У насосних станціях високого тиску при установці спеціальних пожежних насосів слід передбачати один резервний пожежний агрегат.

Розрахункові значення подачі і напору, прийняті марки і кількість насосів, категорія насосної станції наводяться в табл. 7.1.

Таблиця 7.1 - Основні характеристики насосів

Тип насосів	Розрахункова подача насоса, л/с	Розрахунковий напір насоса, м	Прийнята марка насоса	Категорія НС-II	Кількість насосів
					рабочих	резервних
Господарчий	88,6	46,7	Д500-65	Обгрунтування НС- II	2	2
Пожежний (додатковий)	117,5	56	Д500-65	Подає воду безпосередньо в мережу об'єднаного протипожежного водопроводу	1	-



8. Гідравлічний розрахунок об'єднаного господарсько-виробничого і протипожежного водопроводу виробничого будинку

У цій частині курсової роботи необхідно вирішити такі завдання:

1. Обгрунтувати необхідність влаштування внутрішнього протипожежного водопостачання.

2. Визначити мінімальні витрати води на внутрішнє пожежогасіння.

3. Вибрати діаметри внутрішніх пожежних кранів, насадок пожежних стволів.

4. Обгрунтувати вибір тупикової або кільцевої системи внутрішнього водопроводу (розводку магістралей прийняти нижню).

5. Провести розміщення внутрішніх пожежних кранів.

6. Виконати гідравлічний розрахунок внутрішнього водопроводу.

7. Вибрати тип пожежних насосів, якщо в результаті розрахунку установлена необхідність використання таких насосів.

8. Виконати креслення формату А1, на якому показати в масштабі розрахункову схему внутрішнього водопроводу, план будівлі з розміщенням внутрішніх пожежних кранів, аксонометричну схему внутрішнього водопроводу, схему визначення радіусу дії пожежного крана.

При виконанні курсової роботи слід прийняти:

Виробнича будівля II ступеня вогнестійкості.

Категорія будівлі по пожежній небезпеці - В.

Висота приміщення - 6 м.

Інші вихідні дані приймаються за табл. 8.1.

Таблиця 8.1 - Вихідні дані для внутрішнього водопроводу

Остання цифра номеру залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Витрата води на господарсько-виробничі цілі, л/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Гарантований напір в зовнішній мережі, м	10	15	20	10	15	20	10	15	20	10
Передостання цифра номеру залікової книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Кількість поверхів	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2
Ширина будівлі, м	18	24	24	30	30	18	24	24	30	30
Довжина будівлі, м	60	60	90	90	120	60	60	90	90	120

8.1 Приклад гідравлічного розрахунку внутрішнього об'єднаного господарсько-виробничого та протипожежного водопроводу виробничої будівлі

Розрахувати об'єднаний господарсько-виробничий протипожежний водопровід двоповерхового виробничого будинку II ступеня вогнестійкості з категорією будівлі B, другого ступеня вогнестійкості, з висотою приміщень 8,2 м і розмірами в плані 2460 м (об'єм 23616 м3). На господарсько-питні та виробничі потреби вода подається по двох стояках з витратою Q = 4 л / с. Гарантований напір у зовнішній мережі 20 м.

1. Визначаємо нормативну витрату і кількість пожежних струменів по ДБН В.2.5-64:2012 «Внутрішній водопровід та каналізація». На внутрішнє пожежогасіння в виробничому приміщенні висотою до 50 м потрібно 2 струменя по 5 л / с:

Qвн = 2510-3 = 1010-3 м3/с.

2. Визначимо необхідний радіус компактної частини струменя при куті нахилу струменя б = 60°:

.

Оскільки витрата пожежної струменя більше 410-3 м3/с, то водопровідна мережа повинна обладнуватися пожежними кранами діаметром 65 мм із стволами, що мають насадки 19 мм, і рукавами довжиною 20 м. При цьому відповідно до положень ДБН В.2.5-64:2012 дійсна витрата струменя буде дорівнює 5,210-3 м3/с, напір у пожежного крана 19,9 м, а компактна частина струменя Rк = 12 м.

Рис. 8.3. Розміщення пожежних кранів з умови зрошення кожної точки приміщення двома струменями

3. Визначимо відстань між пожежними кранами з умови зрошення кожної точки приміщення двома струменями:

.

При такій відстані потрібно встановити на кожному поверсі по 8 пожежних кранів (рис. 8.3). Так як загальна кількість пожежних кранів більше 12, то магістральна мережа повинна бути кільцевою і живитися двома вводами.

4. Складемо аксонометричну схему водопровідної мережі

(Рис. 8.4), намітивши на ній розрахункові ділянки. Як видно, за розрахунковий напрямок слід прийняти напрям від точки 0 до ПК-16 (розрахунок проводиться при відключенні другого вводу).

5. Зосереджуємо отримані величини витрат води на господарсько-питні та виробничі потреби в точках приєднання господарських стояків до магістральної мережі, тобто в точках 1 і 4:

q1 = q4 = q / 2 = 4 / 2 = 2 л/с.

Рис. 8.4. Розрахункова схема внутрішнього водопроводу

6. Розподілимо зосереджені витрати по ділянках магістральної мережі, як показано на рис. 8.4, приймаючи за точку зустрічі точку 3.

7. Визначимо діаме...