Проектирование локальных оборотных систем водоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ исходных данных. Разработка вариантов систем водоснабжения

Первоначально производим анализ исходных данных и анализируем возможность объединения водопотребителей в общие системы водоснабжения.

Водопотребитель П1 требует воду высокого качества, выше, чем в источнике водоснабжения. В процессе использования вода насыщается механическими примесями и нагревается. Потребитель относится к III категории водопотребления.

Водопотребитель П2 требует воду высокого качества, выше, чем в источнике водоснабжения. В процессе потребления вода насыщается небольшим количеством механических примесей, но не нагревается. Потребитель относится ко II категории водопотребления. Так как требования к качеству воды и качество отработанной воды у водопотребителей П1 и П2 существенно отличаются, поэтому объединять их в единую систему водоснабжения не следует.

Водопотребители П3 и П4: в процессе использования вода только нагревается, но требования к качеству воды различны, поэтому объединять их в единую систему водоснабжения не следует. Потребители относятся к I категории водопотребления.

Водопотребитель П5 предъявляет повышенные требования к воде (требует обессоленную воду) и относится к VI категории водопотребления. После использования вода в сток не сбрасывается а остается в теплотехническом контуре.

В результате анализов принимаем решение создания локальных оборотных систем водоснабжения водопотребителей П1, П2, П3 и П4, и прямоточной системы водоснабжения водопотребителя П5.

Оборотная система водопотребителя П1 включает в свой состав очистные сооружения для обеспечения баланса по веществам и охладитель для обеспечения баланса по теплу. При этом осуществляется сначала очистка воды, а затем ее охлаждение. Отработанная вода поступает в резервуар Р1.1 и подается насосной станцией НС1.1 на очистные сооруженния ОС1.1. Очищенная вода собирается в резервуар Р1.2 и НС1.2 подается на охладитель Охл1.1, после охлаждения и очистки вода поступает в Р1.3 и НС1.3 подается водопотребителю П1. Потери воды компенсируются подпиточной водой из источника. Подпиточная вода подается в резервуар Р1.1. или Р1.3. В первом варианте осветление воды из источника осуществляется на ОС оборотной системы совместно с очисткой отработанной воды оборотной системы, при этом повышается суточная производительность ОС и гидравлическая нагрузка на охладитель, но существенно снижается производительность ВОС.

Во втором варианте подпиточная вода предварительно осветляется на ВОС. По первому варианту увеличивается среднесуточная производительность сооружений оборотной системы, но при этом в 4 раза снижается производительность ВОС, так как расчет ОС оборотных систем производится по максимальному часовому расходу, то поступление на сооружения подпиточной воды не отразится на размерах самих ОС. В то же время, размеры ВОС при снижении производительности в 4 раза пропорционально уменьшаются. Отсюда можно предположить, что первый вариант предпочтительнее.

При разработке схем для потребителей П3 и П4 создаем локальные оборотные системы водоснабжения. В каждой оборотной системе предусматривается собственный охладитель и резервуар охлажденной воды. Подпитка оборотных систем осуществляется осветленной водой из источника.

Для обеспечения водой потребителя П5 предусматриваются сооружения для обессоливания воды, на которые подается осветленная на ВОС вода из источника.

Водный баланс рассчитываем по часовому водопотреблению. При разработке водного баланса потери на ОС и производственные потери принимаем 5% от количества поступающей воды.

2. Система водоснабжения первого потребителя

Рисунок 1 Высотно-технологическая схема водоснабжения первого потребителя

В соответствие с разработанной схемой оборотная система первого потребителя включает в свой состав насосные станции, резервуары, очистные сооружения, охладитель и трубопроводы. ОС предназначены для осуществления баланса по веществам и для того, чтобы снизить мутность обрабатываемой воды с 340 мг/л до 9 мг/л. Для получения вод мутностью не более 50 мг/л необходимо применение зернистых фильтров. Так как мутность отработанной воды большая, перед подачей ее на фильтры требуется предварительное осветление, поэтому предусматривается осветление отработанной воды сначала на радиальных отстойниках, а затем на напорных зернистых фильтрах. В качестве напорных зернистых фильтров используется автоматическая сверхскоростная фильтровальная станция батарейного типа системы Г.Н. Никифорова. Для охлаждения воды принимаются типовые башенные градирни. Расчет сооружений ведется по максимальному часовому расходу. Перед расчетом сооружений разрабатывается высотно-технологическая схема системы оборотного водоснабжения. Все сооружения располагаются на выделенной на генплане площадке с планировочной отметкой 15,2 м. Технологической схемой предусматривается повторное использование промывных вод сверхскоростных фильтров с возвратом их в Р1.1 и очисткой на отстойниках. Это отражается на объеме резервуара, т.к. необходимо иметь дополнительную емкость для приема залпового сброса промывной воды в объеме, необходимом для промывки одного фильтра. Поэтому расчет ведем со сверхскоростной фильтровальной станции.

2.1 Расчет сверхскоростной фильтровальной станции

Площадь фильтрования рассчитывается по формуле

F==

где Qпот - расход потребителя, м3/ч; Vн - скорость фильтрования в период промывки одного фильтра, Vн = 20 - 25 м/с.

Количество фильтров в блоке N = 6 - 10, принимаем 10 фильтров в блоке, тогда площадь одного фильтра

Принимаем фильтры диаметром d = 3,4м, и площадью f = 9,1м2.

Расход воды на промывку фильтра считаем по формуле

где i - интенсивность промывки, i =12 л•с/м2.

Проверяем скорость фильтрования в период промывки одного из фильтров по формуле

Vф = (Qпотр+Qпр)/f.(N-1)?30 м/ч;

Объем воды на промывку одного фильтра при tпр = 6мин = 0,1ч равен

Именно этот объем находится в резервуаре Р1.1 и накоплен в резервуаре Р1.2, откуда он забирается на промывку фильтров насосами станции НС1.1.

Суточный расход воды на промывку фильтров сверхскоростной фильтровальной станции равен

,

где nпр - число промывок каждого фильтра в сутки, nпр = 2.

Этот расход воды на промывку фильтров учитывается при балансовых расчетах.

2.2 Расчет резервуара Р1.1

Объем резервуара в системе водоснабжения определяется исходя из 5-10 минутной производительности насосной станции. При этом большее значение принимается для небольших по производительности систем. С увеличением производительности расчетное время уменьшается. Кроме того, резервуар Р1.1 должен иметь дополнительный объем для приема воды от промывки одного фильтра сверхскоростной фильтровальной станции:



,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 227,17 м3, размеры в плане LЧB = 8Ч8м, глубина воды 3,6м. Для обеспечения самотечного приема воды от водопотребителей верх резервуара располагается на 1м ниже планировочной отметки площадки.

2.3 Расчет радиального отстойника

Расчетная производительность радиального отстойника определяется исходя из максимального часового водопотребления и обеспечения очистки промывочной воды по формуле

Площадь отстойников рассчитывается

,

где f1 - площадь центральной вихревой зоны, которая принимается в пределах от 20 до 40 м2 на каждый отстойник; u0 - гидравлическая крупность частиц, u0 = 0,2 - 0,4мм/с.

Диаметр одного отстойника равен

Дот = ,

где N - количество отстойников, N= 3.

К установке принимаются типовые отстойники. Так как в отстойники поступает нагретая вода, то отстойники устраиваются открытыми в насыпи с отметкой верха на 5 м выше планировочной площадки. Принимаем три отстойника диаметром 24 м.

Потери воды с осадком в отстойниках рассчитываем

где Wос - суточный объем осадка; Qсут - количество отработанной воды; Qпод количество подпиточной воды из источника; Mотр, Мист, Мтр - мутность отработанной воды, воды источника водоснабжения, требуемая соответственно; у средняя концентрация твердой фракции в осадке, которая при безреагентном отстаивании воды и удалении осадка не чаще одного раза в сутки может быть принята 150000 г/м3.

Qпод = qун + qисп + 2 · 0,05 · qпот = 21 + 28,35 + 2 · 0,05 · 2100 = 259,35 м3/ч

где qун - потери воды на унос ветром, составляют 1% от расхода потребителя;

qун = 0,01 • 2100 = 21 м3/ч;

qисп- потери воды за счет испарения, qисп = k · Дt · Qпот = 0,0015 · 9 · 2100 = 28,35 м3/ч

Количество воды, теряемое при гидравлическом удалении осадка определяем по формуле

где kр - коэффициент разбавления, kр =1,5.

2.4 Расчет и проектирование насосной станции НС1.1

Насосная станция НС1.1 подает воду из резервуара Р1.1 в отстойники. Расчетная производительность НС1.1 равна количеству воды, подаваемой в отстойники.

Потребный напор рассчитываем по формуле

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 20,2-10,6+2,5+5+1 = 18,1м,

где Z1 - отметка, на которую подается вода в отстойники, Z1 = Zпл + 5м =15,2 + 5 = 20,2 м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 15,2 - 1 - 3,6 = 10,6 м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2м;

hс - потери напора в трубопроводах, ориентировочно могут приниматься 5 м на 1000 м длины трубопровода; hс = 5м

Hтр - требуемый напор в точке подачи воды, который на излив из трубопровода в отстойник может быть принят равным 1 м, Hтр = 1м.

При малых напорах используют консольные насосы. Количество рабочих насосов должно быть не менее двух. Количество резервных насосов принимается в зависимости от требуемой надежности в соответствии рекомендациями СНиП. Категория надежности насосной станции - вторая.

Насосы устанавливаются «под залив», без использования вакуумных установок, поэтому отметка оси насоса должна быть не выше среднего уровня воды в резервуаре. Это обеспечивает надежную работу насосных станций с простой системой автоматики.

Средний уровень воды в резервуаре равен

Zср = (Zmax + Zmin) / 2 = (14,2 + 10,6)/2 = 12,4 м,

где Zmin - минимальный уровень воды в резервуаре, Zmin = Z2 = 10,6 м;

Zmax - максимальный уровень воды в резервуаре, Zmax = Zпл - 1=15,2 - 1 = 14,2 м.

Подбираем насос марки Д 2000-21, диаметр рабочего колеса D = 460мм, n=730мин-1. Принимаем 2 рабочих насоса и 1 резервный.

Отметка оси насоса принимается на 0,2 м ниже среднего уровня воды в резервуаре.

Отметка оси насоса определяется по формуле

Zнас = Zср + 0, 2 = 12,4 + 0,2 = 12,6 м

Расстояние от оси насосов до пола насосной станции в заглубленных насосных станциях может быть принято 1,0 м.

Отметка пола насосной станции рассчитывается по формуле

Zпол = Zнас + 1 = 12,6 +1 = 13,6 м

Нзагл = Zпл + 0,2 - Zпол = 15,2 + 0,2 - 13,6 = 1,8 м

2.5 Расчет и проектирование насосной станции НС1.2

Насосная станция НС1.2 подает воду из резервуара Р1.2 на сверхскоростную фильтровальную станцию и далее остаточным напором подается в охладитель Охл 1.1. Режим работы насосной станции НС1.2 совпадает с режимом работы фильтровальной станции, поэтому ее производительность равна расходу в период промывки одного из фильтров и рассчитывается по формуле

Q1 = Qпот + Qпр = 2100 + 393,12 = 2493,12 м3/ч

В период отсутствия промывки одного из фильтров:

Q2 = Qпот = 2100 м3/ч

Потребный напор без учета промывки фильтра:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр + hф = 20,2 - 10,6 + 2 + 1 + 7 + 5= 24,6м,

где Z1 - отметка распределительной системы гранирни, Z1 = Zпл + 5м = 15,2 + 5 = 20,2 м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 15,2 - 3,6 - 1 = 10,6 м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 1,0м;

Hтр - требуемый напор в распределительной системе градирни, который может быть принят 5м, Hтр=5м;

hф - потери напора в скоростной фильтровальной станции, hф = 7м.

В период промывки одного из фильтров потребный напор НС повышается из-за увеличения производительности системы и уменьшения числа рабочих фильтров. В этот период потери напора в НС могут быть приняты 2,5 м, а в фильтрах 10 м.

Потребный напор с учетом промывки фильтра:

Ннас = 20,2 - 10,6 + 2,5 + 1 + 10 + 5 = 28,1 м

Подбираем насос марки Д 630-90, диаметр рабочего колеса D = 450мм, n=960мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

2.6 Расчет резервуара Р1.2

Резервуар Р1.2 является всасывающей камерой НС1.2.

Объем резервуара рассчитываем по формуле

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 188 м3, размеры в плане LЧB = 7Ч8м, глубина воды 3,6м.

2.7 Расчет и проектирование насосной станции НС1.3

Насосная станция НС1.3 подает воду из резервуара Р1.3 водопотребителю П1.

Потребный напор равен

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 14,1 - 10,6 + 2 + 5 + 20 = 30,5 м,

где Z1 - отметка поверхности земли у потребителя Z1 = 14,1 м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 15,2 - 3,6 - 1 = 10,6 м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2 м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 5 м;

Hтр - требуемый напор у потребителя, Hтр = 20 м.

Подбираем насос марки Д6300-27, диаметр рабочего колеса D = 740мм, n=585мин-1. Принимаем 2 рабочих насоса и 1 резервный.

3. Технологический расчет башенной градирни

Задачей технологического расчета является определение температуры охлажденной в градирне воды. Каждый типовой проект имеет свои графики, являющиеся технологическим паспортом градирни, по которым определяются температура охлажденной воды или выбранный типоразмер градирни.

Исходными данными для технологических расчетов являются многолетние среднемесячные температуры атмосферного воздуха, относительная влажность атмосферного воздуха, скорость ветра и барометрическое давление.

Расчетные графики для каждого типоразмера градирни состоят из двух графиков: основного и вспомогательного графика поправок на температурный перепад.

Для значений ?t, отличающихся от 10°С (в диапазоне от 4 до 16°С), к температуре воды t вводится поправка, определяемая по вспомогательному графику в зависимости от ?t и х1.

Принимаем градирню старой серии.

По основному графику находим величину t?2 в зависимости от температуры воздуха х и его влажности ц.

Далее задаем три значения перепада температур: ?t1 = 4 °С, ?t2 = 10 °С, ?t3 = 16 °C.

По поправочному графику определяем поправку дt2 к температуре t?2 при каждом принятом значении ?t.

Находим температуру охлаждённой воды по формуле

t2=t?2 + дt2

Температура поступающей воды соответственно будет равна t1=t2+ ?t.

Строим график зависимости t1 от t2, находим ?t и сравниваем с заданным.

Температура воздуха: х = 30°С

Влажность воздуха: ц = 50%

Перепад температур: ?t=9°С

Температура воды до охладителя: t1=39°С.

По основному графику находим t?2=35,9°С.

?t	дt	t2 = t'2 + дt	t1 = t2 + ?t
4	-3	32,9	39,9
10	0	35,9	45,9
16	+1,2	37,1	51,9

График зависимости t1 от t2

?t = t1- t2 = 35,9 - 29 = 6,9°С.

Принимаем градирню с площадью fор = 3200 м2; высота градирни 81м; высота воздуходувных окон 5,0м; диаметр башни на уровне верха оросителя 64,4м; диаметр выходного сечения башни 40,4м; плотность орошения qж = 6 м3/(м2•ч); перепад температур воды ?t=10 °С.

Площадь градирни определяется по формуле

Fград = Qчас / gж = 2100 / 8 = 262,5м2

Принимаем градирню размерами в плане 16х16м.

4. Стабилизационная обработка воды

На эффективность охлаждения оказывает влияние отложение солей в теплообменных аппаратах. В значительной степени отложения обусловлены выпадением карбоната кальция. Выпадение карбоната кальция происходит в результате нарушений углекислотного равновесия в воде. Кроме того, в результате испарения части воды в охладителях происходит повышение концентрации солей в оборотной воде, что также способствует образованию отложений, в том числе и сульфата кальция. Обработку охлаждающей воды для предотвращения образования отложений следует проводить, когда Ку·Щдоб?3, где Ку - коэффициент упаривания; Щдоб - щелочность добавочной воды,мг-экв/л.

Рассчитываем коэффициент упаривания по формуле

водоснабжение насосный градирня отстойник

Ку=(Р1+Р2+Р3)/(Р2+Р3) = (21+28,31+19,37) / (28,35+19,37)=1,44,

где Р1 - потери на испарение, Р1 = 21 м3/ч; Р2 - потери на унос, Р2 =28,35 м3/ч; Р3 - потери на продувку, м3/ч.

Потери на продувку равны

Р3=,

где Ку.доп - допустимый коэффициент упаривания воды

Допустимый коэффициент упаривания воды равен

Ку.доп=(2 - 0,125.Щдоб) . (1,4 - 0,01.t1) . (1,1 - 0,01.Ждоб) =

= (2 - 0,125 . 3,56) . (1,4 - 0,01 . 39) . (1,1 - 0,01 . 18,16) = 1,44,

где t1 - температура оборотной воды до охладителя, t1=39?С;

Ждоб - жесткость общая добавочной воды

мг-экв/л

Щдоб - щелочность общая добавочной воды

мг-экв/л

Так как то требуется стабилизационная обработка воды.

Принимаем метод фосфатирования. Концентрация фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия в расчете на Р2О5) в оборотной воде должна поддерживаться равной 1,5 - 2 мг/л.

Для предупреждения биологического обрастания микроорганизмами, водорослями башенной градирни производят обработку охлажденной воды хлором и медным купоросом. Доза хлора составляет 7-10мг/л, медного купороса - 1,2мг/л. Продолжительность хлорирования каждого периода - 1 ч, периодичность - 3-4 раза в месяц.

5. Система водоснабжения второго потребителя

Рис.2 Высотно-технологическая схема водоснабжения второго потребителя

В соответствии с разработанной схемой оборотная система второго потребителя включает в свой состав насосные станции, резервуары, очистные сооружения, трубопроводы. ОС предназначены для осуществления баланса по веществам и должны снизить мутность обрабатываемой воды от 40мг/л до 9мг/л. В качестве напорных зернистых фильтров используется автоматическая сверхскоростная фильтровальная станция батарейного типа системы Г.Н. Никифорова. Все сооружения располагаются на выделенной на генплане площадке с планировочной отметкой 55,6м. Технологической схемой предусматривается повторное использование промывных вод сверхскоростных фильтров с возвратом их в Р2.1 и очисткой на отстойниках. Технологическая схема предусматривает повторное использование промывных вод фильтров с возвратом их в Р2.1. Это отражается на объеме резервуара, т.к. необходимо иметь дополнительную емкость для приема залпового сброса промывной воды в объеме, необходимом для промывки одного фильтра. Поэтому расчет ведем со сверхскоростной фильтровальной станции.

5.1 Расчет сверхскоростной фильтровальной станции

Площадь фильтрования:

где Qпот - расход потребителя, м3/ч; Vн - скорость фильтрования в период промывки одного фильтра, Vн = 20 - 25 м/с.

Количество фильтров в блоке N = 6 - 10, принимаем 8 фильтров в блоке, тогда площадь одного фильтра:

Фильтры d = 2,0м, f = 3,14м2.

Расход воды на промывку фильтра:

i - интенсивность промывки, i =10, л•с/м2.

Проверяем скорость фильтрования в период промывки одного из фильтров:

Vф = (Qпотр+Qпр)/f.(N-1)?30 м/ч;

Объем воды на промывку одного фильтра при tпр = 6мин = 0,1ч:

Именно этот объем находится в резервуаре Р2.1 и накоплен в резервуаре Р2.2, откуда он забирается на промывку фильтров насосами станции НС2.1.

Суточный расход воды на промывку фильтров сверхскоростной фильтровальной станции:

,

где nпр - число промывок каждого фильтра в сутки, nпр = 2.

Этот расход воды на промывку фильтров учитывается при балансовых расчетах.

5.2 Расчет резервуара Р2.1

Объем резервуара в системе водоснабжения определяется исходя из 5-10 минутной производительности насосной станции. При этом большее значение принимается для небольших по производительности систем. С увеличением производительности расчетное время уменьшается. Кроме того, резервуар Р2.1 должен иметь дополнительный объем для приема воды от промывки одного фильтра сверхскоростной фильтровальной станции:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 43м3, размеры в плане LЧB = 3Ч4м, глубина воды 3,6м. Для обеспечения самотечного приема воды от водопотребителей верх резервуара располагается на 1м ниже планировочной отметки площадки.

5.3 Расчет и проектирование насосной станции НС2.1

Насосная станция НС2.1 подает воду из резервуара Р2.1 на сверхскоростную фильтровальную станцию. Режим работы насосной станции НС2.1 совпадает с режимом работы фильтровальной станции, поэтому ее производительность равна в период промывки одного из фильтров:

Q1 = Qпот + Qпр = 521 + 113,04 = 634,04м3/ч

В период отсутствия промывки одного из фильтров:

Q2 = Qпот = 521м3/ч

Потребный напор без учета промывки фильтра:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр + hф = 26,5 - 21,9 + 2,0 + 1,0 + 5,0 + 7,0 = 24,6м,

где Z1 - отметка распределительной системы фильтра, Z1 = Zпл + 5м = 26,5м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 26,5 - 3,6 - 1 = 21,9м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 1,0м;

Hтр - требуемый напор в распределительной системе фильтров, который может быть принят 5м, Hтр=5м;

hф - потери напора в скоростной фильтровальной станции, hф = 7м.

В период промывки одного из фильтров потребный напор НС повышается из-за увеличения производительности системы и уменьшения числа рабочих фильтров. В этот период потери напора в НС могут быть приняты 2,5м, а в фильтрах 10м.

Потребный напор с учетом промывки фильтра:

Ннас = 26,5 - 21,9 + 2,5 + 1 + 10 + 23 = 41,1м

Подбираем насос марки Д 1250-65, диаметр рабочего колеса D = 430мм, n=960мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

5.4 Расчет резервуара Р2.2

Резервуар Р2.2 является всасывающей камерой НС2.2.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 29м3, размеры в плане LЧB = 2Ч4м, глубина воды 3,6м.

5.5 Расчет и проектирование насосной станции НС2.2

Насосная станция НС2.2 подает воду из резервуара Р2.2 водопотребителю П2.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 26,5 - 21,9 + 2,0 + 5,0 + 23 = 34,6м

где Z1 - отметка поверхности земли у потребителя Z1 = 26,5м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 26,5 - 3,6 - 1 = 21,9м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 5,0м;

Hтр - требуемый напор у потребителя, Hтр = 23м.

Подбираем насос марки Д 1250-65, диаметр рабочего колеса D = 430мм, n=960мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

5.6 Обработка воды

Для предупреждения биологического обрастания микроорганизмами, водорослями производят обработку охлажденной воды хлором и медным купоросом. Доза хлора составляет 7-10мг/л, медного купороса - 1,2мг/л. Продолжительность хлорирования каждого периода - 1 ч, периодичность - 3-4 раза в месяц.



6. Система водоснабжения третьего потребителя

Рис.3 Высотно-технологическая схема водоснабжения третьего потребителя

В соответствие с разработанной схемой оборотная система третьего потребителя включает в свой состав насосные станции, резервуары, охладитель и трубопроводы. Для охлаждения воды принимается вентиляторная градирня. Расчет сооружений ведется по максимальному часовому расходу. Все сооружения располагаются на выделенной на генплане площадке с планировочной отметкой 55,6м.

6.1 Расчет резервуара Р3.1

Резервуар Р3.1 является всасывающей камерой НС3.1.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 25м3, размеры в плане LЧB = 2Ч3,5м, глубина воды 3,6м.

6.2 Расчет и проектирование насосной станции НС3.1

Насосная станция НС3.1 подает воду из резервуара Р3.1 на охладитель Охл3.1.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 32,1 - 22,5 + 2 + 1 + 22 = 34,6м,

где Z1 - отметка распределительной системы гранирни, Z1 = Zпл + 5м = 27,1 + 5 = 32,1м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 27,1 - 3,6 - 1 = 22,5м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 1м;

Hтр - требуемый напор в распределительной системе градирни, который может быть принят 22м, Hтр=22м;

Подбираем насос маркиД 200-36, диаметр рабочего колеса D=280мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

6.3 Расчет резервуара Р3.2

Резервуар Р3.2 является всасывающей камерой НС3.2.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 25м3, размеры в плане LЧB = 2Ч3,5м, глубина воды 3,6м.

6.4 Расчет и проектирование насосной станции НС3.2

Насосная станция НС3.2 подает воду из резервуара Р3.2 водопотребителю П3.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 27,1 - 22,5 + 2,0 + 5,0 + 22 = 33,6м

где Z1 - отметка поверхности земли у потребителя Z1 = 27,1м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 27,1 - 3,6 - 1 = 22,5м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 5,0м;

Hтр - требуемый напор у потребителя, Hтр = 22м.

Подбираем насос марки Д 200-36, диаметр рабочего колеса D = 300мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

6.5 Технологический расчет вентиляторной градирни

Вентиляторные градирни применяют в системе оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды при высоких удельных гидравлических и тепловых нагрузках, при необходимости сокращения объема строительных работ, маневренного регулирования температуры охлажденной воды средствами автоматизации.

По таблице определяем hор•A = 3,76 • 0,318 = 1,2,

где hop - высота оросителя градирни;

А - коэффициент, характеризующий охлаждающую способность градирни.

По графикам при заданных hор•A = 3,76 • 0,318 = 1,2, Дt = 10?С, ц = 60 % и t2 = 25?С определяем плотность орошения: gж = 3,7 м3/м2•ч

Необходимая площадь градирни:

,

где Qчac - расход потребителя;

qж - плотность орошения.

Количество секций градирни:

,

где f - площадь одной секции, f = 16м2.

6.6 Стабилизационная обработка воды

На эффективность охлаждения оказывает влияние отложение солей в теплообменных аппаратах. В значительной степени отложения обусловлены выпадением карбоната кальция. Выпадение карбоната кальция происходит в результате нарушений углекислотного равновесия в воде. Кроме того, в результате испарения части воды в охладителях происходит повышение концентрации солей в оборотной воде, что также способствует образованию отложений, в том числе и сульфата кальция. Обработку охлаждающей воды для предотвращения образования отложений следует проводить, когда Ку·Щдоб?3, где Ку - коэффициент упаривания; Щдоб - щелочность добавочной воды,мг-экв/л.

Коэффициент упаривания:

Ку=(Р1+Р2+Р3)/(Р2+Р3) = (1,48+0,1+1,79) / (0,1+1,79)=1,78,

где Р1 - потери на испарение; Р2 - потери на унос; Р3 - потери на продувку, %.

qисп = k · Дt · Qпот = 0,00148 · 10 · 270 = 4м3/ч, следовательно Р1 = 1,48%;

qун = 0,001 • 270 = 0,27 м3/ч, следовательно Р2 = 0,1%,

где qун - потери воды на унос ветром, составляют 0,1% от расхода потребителя;

qисп - потери воды за счет испарения,

Р3=,

где Ку.доп - допустимый коэффициент упаривания воды

Ку.доп=(2 - 0,125.Щдоб) . (1,4 - 0,01.t1) . (1,1 - 0,01.Ждоб) =

= (2 - 0,125 . 2,63) . (1,4 - 0,01 . 35) . (1,1 - 0,01 . 14,3) = 1,53,

где t1 - температура оборотной воды до охладителя, t1=35?С;

Ждоб - жесткость общая добавочной воды:

мг-экв/л

Щдоб - щелочность общая добавочной воды:

мг-экв/л

Так как то требуется стабилизационная обработка воды.

Принимаем метод фосфатирования. Концентрация фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия в расчете на Р2О5) в оборотной воде должна поддерживаться равной 1,5 - 2 мг/л.



7. Система водоснабжения четвертого потребителя

Рис.4 Высотно-технологическая схема водоснабжения четвертого потребителя

В соответствие с разработанной схемой оборотная система четвертого потребителя включает в свой состав насосные станции, резервуары, охладитель и трубопроводы. Для охлаждения воды принимается брызгательный бассейн. Расчет сооружений ведется по максимальному часовому расходу. Все сооружения располагаются на выделенной на генплане площадке с планировочной отметкой 55,6м.

7.1 Расчет резервуара Р4.1

Резервуар Р4.1 является всасывающей камерой НС4.1.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 25м3, размеры в плане LЧB = 2Ч3,5м, глубина воды 3,6м.

7.2 Расчет и проектирование насосной станции НС4.1

Насосная станция НС4.1 подает воду из резервуара Р4.1 на охладитель Охл4.1.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 27,4 - 22,8 + 2 + 1 + 24 = 31,6м,

где Z1 - отметка распределительной системы гранирни, Z1 = 27,4м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 27,4 - 3,6 - 1 = 22,8м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 1м;

Hтр - требуемый напор в распределительной системе брызгального бассейна, который может быть принят 24м, Hтр=24м;

Подбираем насос марки Д200-36, диаметр рабочего колеса D=300мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

7.3 Расчет резервуара Р4.2

Резервуар Р4.2 является всасывающей камерой НС4.2.

Объем резервуара:



,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 25м3, размеры в плане LЧB = 2Ч3,5м, глубина воды 3,6м.

7.4 Расчет и проектирование насосной станции НС4.2

Насосная станция НС4.2 подает воду из резервуара Р4.2 водопотребителю П4.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 26,9 - 22,3 + 2,0 + 5,0 + 24 = 35,6м

где Z1 - отметка поверхности земли у потребителя Z1 = 26,9;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 26,9 - 3,6 - 1 = 22,3м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 5,0м;

Hтр - требуемый напор у потребителя, Hтр = 24м.

Подбираем насос марки Д200-36, диаметр рабочего колеса D=300мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

7.5 Технологический расчет брызгального бассейна

При невысоких требованиях к эффекту охлаждения воды, наличии открытой для доступа воздуха площади и необходимости создания запасов воды на территории промышленного предприятия применяют брызгальные бассейны. Брызгальные бассейны устраиваются на промышленном предприятии с небольшим расходом Q = 200 - 300м3/ч.

Принимаем эвольвентное сопло, диаметр 50/25мм; рекомендуемый напор 5м, производительность 8,2м3/ч; максимальное число сопел в пучке 5; рекомендуемое расположение сопел в пучке звездообразное; минимальное расстояние: между соплами 1,5м, между пучками 4м, между распределительными линиями 8м;.

Определяем количество сопел:

nc = Qохл / Qc = 300 / 8,2 = 36,6 ? 37,

где Qохл - расход воды водопотребителя;

Qc - производительность сопла.

Определяем количество пучков:

n = nc / nn = 37 / 5 = 7,4 ? 8,

где nn - количество сопел в пучке.

Определяем активную площадь пучка:

Fакт = a • b = 4 • 8 = 32м2,

где a - расстояние между пучками;

b - расстояние между распределительными линиями.

Определяем активную площадь бассейна:

Fа = Fакт • n = 32 • 8 = 256м2

Определяем плотность орошения:

qуд = Qохл / Fа = 300 / 256 = 1,17м3/м2•ч

Принимаем двухсекционный брызгальный бассейн, размеры одной секции в плане LЧB = 12Ч12, размеры всего бассейна LЧB = 12Ч24.

7.6 Стабилизационная обработка воды

На эффективность охлаждения оказывает влияние отложение солей в теплообменных аппаратах. В значительной степени отложения обусловлены выпадением карбоната кальция. Выпадение карбоната кальция происходит в результате нарушений углекислотного равновесия в воде. Кроме того, в результате испарения части воды в охладителях происходит повышение концентрации солей в оборотной воде, что также способствует образованию отложений, в том числе и сульфата кальция. Обработку охлаждающей воды для предотвращения образования отложений следует проводить, когда Ку·Щдоб?3, где Ку - коэффициент упаривания; Щдоб - щелочность добавочной воды,мг-экв/л.

Коэффициент упаривания:

Ку=(Р1+Р2+Р3)/(Р2+Р3) = (0,74+2+0,2) / (2+0,2)=1,34,

где Р1 - потери на испарение; Р2 - потери на унос; Р3 - потери на продувку, %.

qисп = k · Дt · Qпот = 0,00148 · 5 · 300 = 2,22 м3/ч, следовательно Р1 = 0,74%;

qун = 0,02 • 300 = 6 м3/ч, следовательно Р2 = 2%,

где qун - потери воды на унос ветром, составляют 2% от расхода потребителя;

qисп - потери воды за счет испарения.

,

где Ку.доп - допустимый коэффициент упаривания воды

Ку.доп=(2 - 0,125.Щдоб) . (1,4 - 0,01.t1) . (1,1 - 0,01.Ждоб) =

= (2 - 0,125 . 2,6) . (1,4 - 0,01 . 30) . (1,1 - 0,01 . 14,3) = 1,6,

где t1 - температура оборотной воды до охладителя, t1=30?С;

Ждоб - жесткость общая добавочной воды:

мг-экв/л

Щдоб - щелочность общая добавочной воды:

мг-экв/л

Так как то требуется стабилизационная обработка воды.

Принимаем метод фосфатирования. Концентрация фосфатного реагента (триполифосфата или гексаметафосфата натрия в расчете на Р2О5) в оборотной воде должна поддерживаться равной 1,5 - 2 мг/л.



8. Система водоснабжения пятого потребителя

Рис.5 Высотно-технологическая схема водоснабжения пятого потребителя

В соответствие с разработанной схемой оборотная система пятого потребителя включает в свой состав ОС обессоливания воды и трубопроводы. Все сооружения располагаются на выделенной на генплане площадке с планировочной отметкой 55,6м.



Рис.6 Схема трехступенчатой ионитовой установки

1, 3, 5 - Н-катионитовые фильтры I, II и III ступени; 2, 4, 6 - анионитовые фильтры I, II и III ступени; 7 - декарбонизатор; 8 - вентилятор; 9 - промежуточный резервуар; 10-15 - баки с водой для взрыхления ионитовой загрузки в фильтрах I, II и III ступени; 16 - бак для сбора повторно используемого раствора NaOH ; 17 - насос.

Трубопроводы: - - - обессоливаемой воды; -х- раствора кислоты на регенерацию Н-катионитовых фильтров; -• •- раствора NaOH на регенерацию анионитовых фильтров; - I - сброса в канализацию; - • - раствора NaOH для повторного использования; - II - воды на взрыхление Н-катионитовых фильтров; -хх- воды на взрыхление анионитовых фильтров; - о - раствора NH3.

8.1 Расчет катионитовых фильтров

Расчет катионитовых фильтров I ступени

Определяем объём Н-катионита в фильтрах первой ступени:

где б1 - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды установки, б1=1,2;

Qсут - расход обессоленной воды, Qсут = 2112м3/сут;

?[К] - сумма катионов в исходной воде, ?[К] =16,3г-экв/м3;

n - число фильтроциклов в сутки, n = 2.

Рабочая обменная способность катиона:

где бэн - коэффициент эффективности регенерации, ;

г - коэффициент для учёта снижения обменной способности Н-катиона по катиону натрия по сравнению с обменной способностью по катионам жесткости, г = 0,85;

Еполн - полная обменная способность катиона, Еполн = 1500 г-экв/м3 для КУ2 - 8;

q - удельный расход осветленной воды на отмывку 1 м3 Н-катионита, q = 6 для КУ2 - 8.

Площадь катионитовых фильтров первой ступени:

где h - высота загрузки фильтра 1-й ступени, h = 2,5 м.

Площадь одного фильтра:

Количество фильтров:

Принимаем 3 фильтра.

Суммарная площадь катионитовых фильтров первой ступени:

Скорость фильтрования воды:

Расчет катионитовых фильтров II ступени

Рабочая обменная способность катионитовых фильтров второй ступени:

где бэн - коэффициент эффективности регенерации, ;

q - удельный расход осветлённой воды, q = 6 для КУ2 - 8;

CNA - содержание натрия в воде, поступающей на Н - катионитовые фильтры второй ступени вследствие проскока натрия в фильтрат первой ступени, CNA = 1,74мг-экв/л.

Число фильтроциклов в сутки:

где t1 - полезная продолжительность фильтроцикла, t1 = 100ч;

t2 - продолжительность отмывки, t2 = 2ч.

Объём катионитовой загрузки:

Площадь фильтров второй ступени:

где h - высота слоя загрузки, h = 1,5 м.

Площадь одного фильтра:

Количество фильтров:

Принимаем 3 фильтра.

Суммарная площадь катионитовых фильтров второй ступени:

Скорость фильтрования воды:

Расчет катионитовых фильтров III ступени

Катионитовые фильтры третьей ступени принимаем без расчета равными фильтрам второй ступени.

8.2 Расчет анионитовых фильтров

Расчет анионитовых фильтров I ступени

Для анионитовых фильтров первой ступени определяем расчётную скорость фильтрования:

где h - высота загрузки фильтров, h = 2,5м;

А - содержание анионов сильных кислот (хлориды и сульфаты) в исходной воде,

А = 16,585г-экв/м3;

Т - продолжительность работы фильтра между регенерациями:

где n - число регенераций в сутки, n = 2;

t1 - продолжительность взрыхления анионита, t1 = 0,25ч;

t2 - продолжительность пропуска через анионит регенерационного раствора щёлочи,

t2 = 1,5ч;

t3 - продолжительность отмывки анионита после регенерации, t3 = 3ч.

Площадь анионитовых фильтров первой ступени:

Площадь одного фильтра:

Количество фильтров:

Принимаем 3 фильтра.

Суммарная площадь анионитовых фильтров первой ступени:

Расчет анионитовых фильтров II ступени

Для анионитовых фильтров второй ступени:

где - концентрация кремниевой кислоты в исходной воде, мг-экв/л.

Объём анионита в фильтрах второй ступени:

Площадь фильтра:

Общая площадь анионитовых фильтров второй ступени:

где h - высота загрузки, h = 1,5м.

Количество анионитовых фильтров второй ступени:

Принимаем 3 фильтра.

Скорость фильтрования:

При включении одного фильтра на регенерацию:

Расчет анионитовых фильтров III ступени

Анионитовые фильтры третьей ступени принимаем без расчета равными фильтрам второй ступени.

8.3 Определение расходов частично обессоленной воды на собственные нужды установки

Расход воды для приготовления регенерирующих растворов:

где ?К - сумма катионов в фильтрате анионитовых фильтров 1-й ступени,

?К = 0,3г-экв/м3;

?A - сумма анионов сильных кислот; ?A = 16,585 г-экв/м3;

а1 - удельный расход 100% -ной кислоты, а1 = 120г/г-экв;

а2 - удельный расход щелочи, а2 =65г/г-экв;

b1 и b2 - процентная концентрация регенерирующих растворов, b1 = 70% и b2 = 42%.

Расход воды на взрыхление ионита в фильтрах 1-й и 2-й ступени:

Qвзр=0,06•tв•(N1•n1•fH1•W1 + N2•n2•fA1•W2 + N3•n3•fH2•W3 + N4•n4•fА2•W4 + N5•n5•fH3•W5 + N6•n6•fA3•W6),

где tв - продолжительность взрыхления, tв = 20мин.;

n1, n3, n5 - число регенераций каждого из катионитовых фильтров 1-й и 2-й ступени,

n1 = 1, n3 = 0,25, n5 = 0,05;

n2, n4, n6 - число регенераций анионитовых фильтров, n2 = 1, n4 = 1, n6 = 0,5;

fН1, fH2, fH3 - площадь катионитовых фильтров;

fA1, fA2, fA3 - площадь анионитовых фильтров;

N1, N2, N3, N4, N5, N6 - количество фильтров соответствующих групп;

W1, W2, W3, W4, W5, W6 - интенсивность взрыхления ионитов соответствующих фильтров, принимается 5 л/сек•м2.

При 3 - ступенчатой схеме на взрыхление ионитов в фильтрах 1-й ступени повторно используются отмытые воды, поэтому значения N1, n, fH1 и N2, n2, fA1 равны 0.

Qвзр = 0 + 3•0,25•3,14•5 + 3•1•0,785•5 + 3•0,05•3,14•5 + 3•0,5•0,785•5 = 31,8 м3/сут

Расход воды для отмывки ионитов:

Qотм = n3•PH2•WH2 + n4•PA2•WA2 + n5•PH3•WH3 + n6•PA3•WA3,

где РН2, РН3, РА2, РА3 - удельные расходы отмывочной воды, РН2 = 10, РН3 = 15, РА2 = 10, РА3 = 10;

WH2, WН3 - объемы катионита;

WА2, WA3 - объемы анионита в рабочем состоянии.

Qотм =0,25•10•13,4 + 1•10•3,02 + 0,05•15•13,4 + 0,5•10•3,02 = 88,85 м3/сут

Суммарный расход частично обессоленной воды на собственные нужды установки:

8.4 Расчет регенерационного хозяйства ионитовой установки

Емкость цистерн для хранения запаса концентрированных кислот:

,

где б - коэффициент по которому ведётся учёт расхода воды на собственные нужды установки:

а - удельный расход реагента 100%-ой концентрации для регенерации ионитов;

М - число суток, на которое рассчитан запас реагентов, М = 25сут;

b1 - концентрация реагентов , b1 = 70%;

г - удельный вес концентрированного реагента, г = 1,7т/м3;

Обессоливание воды по трёх ступенчатой схеме, регенерацию анионита проводят едким натром NaOH.

Емкость мерника для серной кислоты:

где t - продолжительность работы катионитовых фильтров, t = 10,5ч.

n - число регенераций, на которые принимают запас реагента в мернике, n = 2;

N - число рабочих катионитовых фильтров.

Для едкого натра:

t1 - продолжительность работы анионитовых фильтров, t1 = 10,5 ч;

Q3 - удельный расход NaOH в г на 1 г-экв задержанной из воды кремниевой кислоты, Q3 = 2000 г/г-экв;

N - число рабочих анионитовых фильтров.

Емкость бака с водой для взрыхления ионитовых фильтров равна

Wб.в. = 0,12 • Wвзрх • f • t6 = 0,12 • 5 • 0,785 • 20 = 37,7 м3,

где Wвзр - интенсивность взрыхления, Wвзр = 5л/сек-м;

t6 - продолжительность взрыхления, t6 = 20мин;

f - площадь ионитового фильтра.

Емкость баков для взрыхления ионитов для каждой ступени:

Емкость бака для сбора регулирующего раствора едкого натра после анионитовых фильтров 2 ступени для последующей регенерации анионитовых фильтров 1 ступени:

,

где N - общее число работающих ионитовых фильтров 1 и 2 ступеней;

n - расчетное число регенераций, n = 2;

S - количество раствора в долях единицы, подаваемого для регенерации анионитового фильтра 2 ступени концентрацией b2 = 2%, S = 0,6;

b3 - концентрация NaOH, b3 = 0,2%.

Емкость для сбора регенерирующего раствора от Н-катионитовых фильтров 2 ступени для использования при регенерации фильтров 1 ступени:

Для сбора кислых отмывочных вод после катионитовых фильтров 2-й ступени:

Wб.к. = 6•fH2•h = 6•3,14•1,5 = 28,3м3

Для сбора щелочных вод после анионитовых фильтров 2-й ступени:

Wб.щ. = 6•fА2•h = 6•0,785•1,5 = 7,1м3

8.5 Расчет дегазатора

Между катионитовыми и анионитовыми фильтрами или в конце установки размещают дегазатор для удаления свободной углекислоты СО2.

Сводная углекислота весьма активна. Наличие ее в воде вызывает коррозию бетонных сооружений металлических труб. Наиболее целесообразны пленочные дегазаторы, загруженные насадкой и, оборудованные вентиляторами для принудительной подачи воздуха снизу. Насадкой могут служить либо керамические кольца Рашига, либо деревянные хордовые насадки.

Фактическое содержание СО2 в воде:

[СО2]факт = [СО2]ист • в • ф = 44 • 0,83 • 0,9 = 32,9,

где в - поправка на солесодержание речной воды, в =0,83;

ф - поправка на температуру, ф = 0,9.

Содержание углекислоты подаваемое на дегазатор:

[СО2]дег = [СО2]факт + 44 • Щ = 44 + 44 • 3,28,

где Щ - щелочность воды, Щ = 3,28мг-экв/л.

Площадь поперечного сечения дегазатора:

Fдег = Qчас/P0 = 88/60 = 1,5м2,

где P0 - плотность орошения на 1 м площади дегазатора м /ч, P0 = 60 м3/ч для насадки из колец Рашига.



9. Диаметр дегазатора

Высота слоя насадки в дегазаторе - 5,2м.

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу удельного расхода воздуха 20м3 на 1м3 воды, подаваемой в дегазатор. Qвозд = 20 • Qч = 2020 • 88 = 1760м3/ч.

Необходимый напор, развиваемый вентилятором, определяется с учетом потери напора в насадке из колец Рашига, которую принимают равной 30мм вод ст на 1м высоты слоя насадки, а также величины прочих потерь напора, составляющих 30 - 40мм вод ст.

Нвент = 30•5,2 + 30 = 186мм.вод.ст

9.1 Расчет резервуара Р5.1

Резервуар Р5.1 является всасывающей камерой НС5.1.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 7,2м3, размеры в плане LЧB = 1Ч2м, глубина воды 3,6м.



9.2 Расчет и проектирование насосной станции НС5.1

Насосная станция НС5.1 подает воду из резервуара Р5.1 на обессоливания воды.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 31,9 - 27,3 + 2 + 1 + 5 = 12,6м,

где Z1 - отметка распределительной системы гранирни, Z1 = Zпл + 5м = 26,9 + 5 = 31,9м;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 31,9 - 3,6 - 1 = 27,3м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 1м;

Hтр - требуемый напор в распределительной системе, который может быть принят 5м, Hтр=5м;

Подбираем насос марки Д200-95, диаметр рабочего колеса D = 255мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.

9.3 Расчет резервуара Р5.2

Резервуар Р5.2 является всасывающей камерой НС5.2.

Объем резервуара:

,

где h - глубина воды, h = 3,6м.

Принимаем железобетонный резервуар объемом 7,2м3, размеры в плане LЧB = 1Ч2м, глубина воды 3,6м.

9.4 Расчет и проектирование насосной станции НС5.2

Насосная станция НС5.2 подает воду из резервуара Р5.2 водопотребителю П5.

Потребный напор:

Ннас = Z1 - Z2 + hнс + hс + Hтр = 31,9 - 27,3 + 2,0 + 5,0 + 20 = 25,6м.

где Z1 - отметка поверхности земли у потребителя Z1 = 31,9;

Z2 - минимальный уровень воды в резервуаре, Z2 = Zпл - 1 - 3,6 = 31,9 - 3,6 - 1 = 27,3м;

hнс - потери напора на НС, hнс = 2,0м;

hс - потери напора в трубопроводах, hс = 5,0м;

Hтр - требуемый напор у потребителя, Hтр = 20м.

Подбираем насос марки Д320-50, диаметр рабочего колеса D = 340мм, n=1450мин-1. Принимаем 1 рабочий насос и 1 резервный.



10. Определение диаметров подающих и отводящих трубопроводов

Подающие трубопроводы выполняют из стальных электросварных труб (ГОСТ 10704-76). Отводящие самотечные трубопроводы выполняются из железобетонна.

Подводящие трубопроводы для первого потребителя:

Трубопровод 1В4: Q=Qпот=1230м3/ч=372,2л/с, dтр=600мм, V=1,24м/с, 1000•i=3,13;

Трубопровод 1В7: Qпод=165,25м3/ч=45,9л/с, dтр=200мм, V=1,34м/с, 1000•i=14,7;

Трубопровод 1Впр: Q=Qпр=327,6м3/ч=91л/с, dтр=300мм, V=1,19м/с, 1000•i=7,04;

Отводящие трубопроводы для первого потребителя

Трубопровод 1В5: Q=1273м3/ч=353,6л/с, dтр=700мм, V=1,03м/с, 1000•i=1,6;

Трубопровод 1В5: Q=1438,25м3/ч=399,5/с, dтр=700мм, V=1,07м/с, 1000•i=1,5;

Трубопровод 1В5: Q=1371,25м3/ч=380,9л/с, dтр=700мм, V=1,06м/с, 1000•i=1,5;

Трубопровод 1В5: Q=1340м3/ч=372,2л/с, dтр=700мм, V=1,0м/с, 1000•i=1,6;

Подводящие трубопроводы для второго потребителя:

Трубопровод 2B4: Q=Qпот=521м3/ч=86,1л/с, dтр=300мм, V=1,13м/с, 1000•i=6,34;

Трубопровод 2B7: Qпод = 31м3/ч=8,6л/с, dтр=80мм, V=1,2м/с, 1000•i=33,8;

Трубопровод 2Впр: Q=Qпр=113,04м3/ч=31,4л/с, dтр=200мм, V=0,91м/с, 1000•i=7,14;

Отводящие трубопроводы для второго потребителя:

Трубопровод 2В5: Q=294,5м3/ч=81,8л/с, dтр=400мм, V=1,05м/с, 1000•i =4;

Трубопровод 2В5: Q=325,5м3/ч=90,4л/с, dтр=400мм, V=1,07м/с, 1000•i =4;

Трубопровод 2В5: Q=310м3/ч=86,1л/с, dтр=400мм, V=1,06м/с, 1000•i =4;

Подводящие трубопроводы для третьего потребителя:

Трубопровод 3В4: Q=230м3/ч=75л/с, dтр=300, мм, V=0,99м/с, 1000•i =4,9;

Трубопровод 3B8: Qпод=17,77м3/ч=4,9л/с, dтр=80, мм, V=0,695м/с, 1000•i=11,9;

Отводящие трубопроводы для третьего потребителя:

Трубопровод 3В5: Q=256,5м3/ч=71,25л/с, dтр=400мм, V=1,02м/с, 1000•i =4;

Трубопровод 3В5: Q=252,23м3/ч=70,1л/с, dтр=400мм, V=1,01м/с, 1000•i =4;

Трубопровод 3В5: Q=300м3/ч=75л/с, dтр=400мм, V=1,03м/с, 1000•i =4;

Подводящие трубопроводы для четвертого потребителя:

Трубопровод 4В4: Q=220м3/ч=83,4л/с, dтр=300мм, V=1,1м/с, 1000•i =6;

Трубопровод 4B8: Qпод=23,22м3/ч=6,45л/с, dтр=80мм, V=0,9м/с, 1000•i=19,8;

Отводящие трубопроводы для четвертого потребителя:

Трубопровод 4В5: Q=220м3/ч=79,2л/с, dтр=400мм, V=1,04м/с, 1000i=4;

Трубопровод 4В5: Q=276,78м3/ч=76,9л/с, dтр=400мм, V=1,03м/с, 1000i=4;

Трубопровод 4В5: Q=300м3/ч=83,4л/с, dтр=400мм, V=1,05м/с, 1000i=4;

Подводящий и отводящий трубопроводы для пятого потребителя:

Трубопровод В6=трубопроводу В8: Q=80м3/ч=24,4л/с, принимаем d=150мм, V=1,22м/с, 1000•i=17,6;

Трубопровод В7 от водозабора Qобщ=Q1под+Q2под=165,25+31=196,25м3/ч=54,5л/с, dтр=250мм, V=1,02м/с, 1000•i=6,7;

Трубопровод от водозабора до ВОС В7: Q=Q5пот+Q4под+Q3под=88+23,22+17,77=128,99м3/ч=35,8л/с, dтр=200мм, V=1,04м/с, 1000•i=9,1.

Трубопровод от ВОС до третьего и четвертого потребителей В8:

Q=Q4под+Q3под=23,22+17,77=40,99м3/ч=11,4л/с, dтр=80мм, V=1,55м/с, 1000•i=55.



11. Библиографический список

1. Водоснабжение промышленных предприятий: методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности «Водоснабжение и водоотведение». Красноярск: КрасГАСА, 2006. 69 с. Составила Т.Я. Пазенко.

2. СНиП 2.04.02.-1984*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Госстрой России; ГУП УПП, 1998. 128 с.

3. Пособие по проектированию градирен (к СНиП 2.04.02.-1984. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения) ВНИИводгео Госстроя СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 190 с.

4. Николадзе, Г.И., Сомов, М.А. Водоснабжение: учебник для вузов / Г.И. Николадзе, М.А. Сомов. Стройиздат, 1995. 688 с.

5. СНиП 11.89-1980. Проектирование генеральных планов промышленного предприятия. М.: Стройиздат, 1981.

6. Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1981.

7. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности / СЭВ ВНИИводгео. М.: Стройиздат, 1978. 528 с.

8. Фрог, Б.Н. Водоподготовка: учеб. пособие для вузов/ Б.Н. Фрог, А.П. Левченко. М.: Изд-во МГУ, 2001, 680 с.

9. Иванов, В.Г. Водоснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие/ В.Г. Иванов. СПб.: Петербург. гос. ун-т путей сообщения, 2003. 537 с.

10. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: в 3 т. Т.2. Очистка и кондиционирование природных вод / научно-методическое руководство и общая редакция д-ра техн. наук, проф. М.Г. Журба. Вологда-Москва: ВоГТУ, 2001. 324 с.

Размещено на Allbest.ru

...