Расчет трубопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитать тупиковый водопровод, обслуживающий населенный пункт. Необходимо определить: расчетные расходы на участках водопровода, диаметр трубопроводов и общие потери напора по участкам, необходимую высоту водонапорной башни; используя кривую суммарного водопотребления и прямую суммарной подачи водонапорной станции, определить регулирующую емкость бака водонапорной башни, выбрать типовой проект башни; определить необходимые подачу и напор погружного насоса, подающего воду в систему и выбрать марку насоса.

Рисунок 1 ? Схема водопровода

Рисунок 2 ? График суточного потребления



Исходные данные:

Максимальное суточное водопотребление, Q_сут = 150 м³/сут

С_уз1 = 5 %

С_уз2 = 4 %

С_уз3 = 4 %

С_уз4 = 9.8 %

С_уз5 = 14 %

С_уз6 = 2.5 %

С_уз7 = 12 %

С_уз8 = 10.2 %

С_уз9 = 9 %

С_уз10 = 6.3 %

УС_уз = 76,8 %

Путевой расход, q = 0,0025 л/(с·м)

Минимальный свободный напор, Н_св = 10 м

Материал труб: асбестоцемент

Время непрерывной работы погружного насоса: с 6 до 17

Заглубление насоса под динамический уровень, H_нд = 5 м

Расстояние от поверхности земли до динамического уровня воды в скважине, H_д = 40 м

Решение:

1. Рассчитаем расход для каждого узла в пиковом режиме.

Наиболее интенсивное водопотребление наблюдается в период c

7-11 часов, и составляет 6.5 % от суточного водопотребления. Вычисляем пиковый расход по формуле:

q_п = = 2,71 л/с



Разбиваем водопроводную сеть на участки. Принимаем, что пиковый расход полностью распределяется между узлами, т.е. в каждом узле из сети вытекает узловой расход, составляющий некоторый процент от пикового. Если в задании сумма долей распределения пикового часового расхода по узлам трубопровода не равна 100%, считаем, что остаток распределяется в конце участка с путевым расходом.

Рассчитаем расход для каждого узла в пиковом режиме. Расчет производим по формуле:

Распределение пикового часового расхода по узлам трубопровода:

q_уз1 = 0,14 л/c

q_уз2 = 0,11 л/c

q_уз3 = 0,11 л/c

q_уз4 = 0,27 л/c

q_уз5 = 0,38 л/c

q_уз6 = 0,07 л/c

q_уз7 = 0,33 л/c

q_уз8 = 0,28 л/c

q_уз9 = 0,24 л/c

q_уз10 = 0,17 л/c

q_{уз. ост.} = 0,63 л/c

Уq_уз. = 2,71 л/c

Рассмотрим каждый участок по отдельности.

Расход на участке 8-9:

Q_8-9 = q_уз9 = 0,24 , л/с

Расход на участке 8-10:

Q_8-10 = q_уз10 = 0,17 , л/с

Расход на участке 4-8:

Q_4-8 = Q_8-9 + Q_8-10 + q_путl_пут + q_уз8

Q_4-8 = 0,24 + 0,17 + 0,0025 • 250 + 0,28 = 1,32 , л/с

Расход на участке 7-6:

Q_6-7 = q_уз7 = 0,33 , л/с

Расход на участке 5-6:

Q_5-6 = Q_6-7 + q_уз6 = 0,33 + 0,07 = 0,39 , л/с

Расход на участке 4-5:

Q_4-5 = Q_5-6 + q_уз5 = 0,39 + 0,38 = 0,77 , л/с

Расход на участке 1-4:

Q_1-4 = Q_4-5 + Q_4-8 + q_уз4 = 0,77 + 1,32 + 0,27 = 2,35 , л/с

Расход на участке 2-3:

Q_2-3 = q_уз3 = 0,11 , л/с

Расход на участке 1-2:

Q_1-2 = Q_2-3 + q_уз2 = 0,11 + 0,11 = 0,22 , л/с

Расход на участке 0-1 (от водонапорной башни до врезки в трубопровод):

Q_0-1 = Q_1-2 + Q_1-4 + q_уз1 = 0,14 + 0,22 + 2,35 = 2,71 , л/с

Сравнивая значение Q_0-1 с пиковым расходом, убеждаемся в их тождестве, что свидетельствует о том, что все расходы заданной схемы будут учтены при расчете потерь напора.

Выбираем предполагаемые диктующие точки.

Согласно приведенной схеме, наиболее удаленными от водонапорной башни являются узлы №7, №9 и №10. Принимаем их в качестве предполагаемых диктующих точек.

3. Вычисляем значение потерь напора в магистралях, идущих от водонапорной башни к предполагаемым диктующим точкам. Местные потери напора принимаем равными 10% от потерь напора по длине.

Расчетная формула для вычисления потерь напора по длине имеет вид:

где 1000i - гидравлический уклон, увеличенный в 1000 раз, м/км;

l - протяженность участка, км.

Расчетная формула для вычисления общих потерь напора имеет вид:

водопровод магистраль расчет

Гидравлический уклон определяем с помощью таблиц Ф.А. Шевелева, в зависимости от диаметра трубопровода (Приложение 1 к Методическому руководству). Диаметр трубопровода принимаем в зависимости от расхода. Если величина расхода находится между двумя табличными значениями, то гидравлический уклон находим при помощи интерполирования.

где (1000i)_р - значение соответствующее расчетному расходу, м/км; (1000i)" и (1000i)' - значения, соответствующие ближайшим большему и меньшему к расчетному табличным значениям расхода, м/км; Q' и Q" - табличные значения расхода ближайшие меньшее и большее к расчетному, л/с. Q_p - расчетное значение расхода, л/с.

Рассчитываем участки трубопровода, используемые при выборе предполагаемой диктующей точки.

Расход на участке и соответствующий ему диаметр по Приложению 1 к Методическому руководству:

Участок Б-1.



Q_Б-1 = 2,71 л/с; d = 75 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 6,631 м/км

Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):

h_длБ-1 = 6,631 • 1200 = 7,957 м

Общие потери напора по (4):

h_wБ-1 = 1,1• 7,957 = 8,753 м

Участок 1-4.

Q_1-4 = 2,35 л/с; d = 75 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 5,138 м/км

Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):

h_дл1-4 = 5,138 • 890 = 4,573 м

Общие потери напора по (4):

h_w1-4 = 1,1• 4,573 = 5,03 м

Участок 4-5.

Q_4-5 = 0,77 л/с; d = 75 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 1,557 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_дл4-5 = 1,557 • 850 = 1,324 м

Общие потери напора по (4):

h_w4-6 = 1,1• 1,324 = 1,456 м

Участок 5-6.

Q_5-6 = 0,39 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон по (5):

1000i = = 1,581 м/км

Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):

h_дл5-6 = 1,581 • 630 = 0,996 м

Общие потери напора по (4):

h_w5-6 = 1,1• 0,996 = 1,096 м

Участок 6-7.

Q_6-7 = 0,33 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 1,222 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_дл6-7 = 1,222 • 760 = 0,929 м

Общие потери напора по (4):

h_w6-7 = 1,1• 0,929 = 1,022 м

Участок 4-8.

Q_4-8 = 1,32 л/с; d = 75 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 1,805 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_дл4-8 = 1,805 • 1120 = 2,021 м

Общие потери напора по (4):

h_w4-8 = 1,1• 2,021 = 2,224 м

Участок 8-9.

Q_8-9 = 0,24 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон по (5):

1000i = = 0,792 м/км

Падение напора по длине трубопровода в соответствии с (3):

h_дл8-9 = 0,792 • 950 = 0,752 м

Общие потери напора по (4):

h_w8-9 = 1,1• 0,752 = 0,828 м

Участок 8-10.

Q_8-10 = 0,17 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон по (5):

1000i = = 0,404 м/км

Падение напора по длине трубопровода в соответствии с (3):

h_дл8-10 = 0,404 • 1100 = 0,445 м

Общие потери напора по (4):

h_w8-10 = 1,1• 0,445 = 0,489 м

3.2. Рассчитываем участки трубопровода, не используемые при выборе диктующей точки.

Участок 1-2.

Q_1-2 = 0,22 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон:



1000i = = 0,648 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_дл1-2 = 0,648 • 920 = 0,596 м

Общие потери напора по (4):

h_w1-2 = 1,1• 0,596 = 0,656 м

Участок 2-3.

Q_2-3 = 0,11 л/с; d = 50 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 0,074 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_дл2-3 = 0,074 • 900 = 0,067 м

Общие потери напора по (4):

h_w2-3 = 1,1• 0,067 = 0,073 м

Участок с непрерывным путевым расходом.

Q_q = 0,55• 0,0025 • 0,25 = 0,34 л/c

Диаметр трубопровода:

d = 50 мм

Гидравлический уклон:

1000i = = 1,322 м/км

Потери напора по длине трубопровода по (3):

h_{дл пут} = 1,322 • 0,25 = 0,33 м

Общие потери напора по (4):

h_{w пут} = 1,1• 0,33 = 0,36 м

Помещаем рассчитанные значения в таблицу.

Таблица 1 ? Потери напора от диктующих точек до водонапорной башни.

В последнем столбце последней строки находится значение суммарных потерь напора от водонапорной башни до предполагаемых диктующих точек:

h_wБ-7 = 17,36 м; h_wБ-9 = 16,83 м; h_wБ-10 = 16,5 м

Определение высоты водонапорной башни.

Выполняем сравнение высот башни для предполагаемых диктующих точек №7, №9 и №10.

Высота башни по расчету для точки №7:

H_Б7 = 105,0 ? 120,0 + 10,0 + 17,36 = 12,36 м

Высота башни по расчету для точки №9:

H_Б9 = 108,0 ? 120,0 + 10,0 + 16,83 = 14,8 м

Высота башни по расчету для точки №10:

H_Б10 = 95,0 ? 120,0 + 10,0 + 16,5 = 1,5 м

Сравнивая результаты расчетов получаем, что высота водонапорной

башни должна быть не менее H_б = 14,8 м

Выбираем ближайший стандартный размер башни:

H_б = 15 м

5. Определяем напор и подачу погружного насоса.

Принимаем, что трубопровод, соединяющий насосную станцию и водонапорную башню выполнен из того же материала, что и трубопровод населенного пункта.

Время непрерывной работы погружного насоса:

t = 17 ? 6 = 11 часов

Определим производительность погружного насоса по формуле:

Q_н = = 3,79 л/с = 13,6 м³/час

По этому расходу выбираем диаметр труб трубопровода от насосной станции до водонапорной башни и гидравлический уклон:

Q_н = 3,79 л/с; d = 75 мм

Гидравлический уклон:

1000i = 7,97 + = 12,661 м/км

Эффективная длина подводящих труб:

L = H_д + H_нд + H_б + H_p + ?_0-нас + z₀ - z_н =

= 40,0 + 5,0 + 15,0 + 3,0 + 5,0 + 120,0 ? 115,0 = 73,0 м

Падение напора с учетом потерь в размере 10% по (3):

h_0н = 1,1• 12,661 •10^-3• 73,0 = 1,02 м

Требуемый напор насоса:

h = H_д + H_б + H_p + h_0н + z₀ - z_н =

= 40,0 + 15,0 + 3,0 + 1,02 + 120,0 ? 115,0 = 64,0 м

По производительности и требуемому напору выбираем марку насоса.

Воспользуемся Приложением 3

Рисунок 3 ? Характеристики погружных насосов

Марка насоса: ЭЦВ-8-16-75

Максимальный расход: Q_н = 16 м³/час

Максимальный напор: Н_н =75 м

Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни построим кривую суммарного суточного водопотребления и суммарную прямую подачи насосной станции. Данные для графика заносим в таблицу.

Переносим данные графика на Рис. 2 в таблицу. Суточное водопотребление считаем нарастающим итогом.



Таблица 2 ? Данные суммарного суточного водопотребления.

Время работы погружного насоса с 6 до 17

Рисунок 4 ? Кривая суммарного водопотребления и прямая суммарной подачи водонапорной станции

Определяем максимальное отклонение ординат суммарного расхода воды и прямой подачи.

i = 15.8 %, k = 24.5 %

Регулирующий объем бака водонапорной башни:

W_p = = = 60,5 м³

Пожарный запас (10% от регулирующего объема):

W_п = 1,1• 60,5 = 6,0 м³

Аварийный запас (10% от регулирующего объема):

W_АВ = 1,1• 60,5 = 6,0 м³

Необходимый объем бака водонапорной башни:

W = 60,5 + 6,0 + 6,0 = 72,5 м³

Выбираем ближайший стандартный размер емкости бака в большую сторону:

W_p = 100 м³

7. Выбираем тип водопроводной башни.

Используем данные Приложения 2.

Таблица 3 ? Геометрические размеры типовых водонапорных башен.

Рассчитанным параметрам удовлетворяет типовой проект 901-5-22/70 бак стальной, ствол кирпичный, высота 21 м, емкость бака 100 м³.

Размещено на Allbest.ru

...