Организация централизованного водопотребления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Водопотребление для централизованных систем водоснабжения

Централизованная система водоснабжения населенных пунктов должна обеспечивать:

• хозяйственно-питьевое водопотребление в жилых и общественных зданиях;

• нужды коммунально-бытовых предприятий;

• поливку территории;

• хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях;

• производственные нужды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, где требуется вода питьевого качества;

• тушение пожаров

• собственные нужды станций водоподготовки

Удельные нормы водопотребления.

Удельные нормы водопотребления - это количество воды расходуемое на одного жителя в сутки или на одну голову скота в сутки или на единицу выпускаемой продукции или на тушение одного пожара. [л/сут*чел.]

Величина нормы водопотребления в населенном пункте зависит от степени благоустройства районов жилой застройки, развития предприятий общественного обслуживания, от климатических условий и принимается по таблице 4. СНиПа 2.04.02-84.

Удельное хозяйственно-питьевое водопотребление в населенных пунктах на одного жителя среднесуточное (за год), 220 - 280 л/сут (для застройки с централизованным горячим водоснабжением). В указанной норме включены расходы воды как в жилых зданиях, так и на предприятиях общественного обслуживания (бани, столовые, прачечные и т.д.).

Полный расчетный расход воды должен быть определен с учетом развития населенного пункта, то есть роста населения, повышения уровня санитарнотехнического оборудования зданий.

Режим водопотребления

Режим расходования воды в населенных пунктах зависит от целого ряда факторов, связанных с режимом жизни и трудовой деятельностью людей. Потребление воды изменяется как в течении года так и в течении суток.

Неравномерность водопотребления в течении года учитывается суточным коэффициентом неравномерности, и в пределах суток - часовым коэффициентом неравномерности.

Коэффициенты часовой неравномерности показывают во сколько раз максимальный часовой расход больше среднечасового или во сколько раз минимальный часовой расход меньше среднечасового

водопотребление централизованный магистральный сеть

Kч.макс = qч.макс / qч.ср.

Kч.мин. = qч.мин / qч.ср.

На основании изучения действующих водопроводов населенных пунктов были составлены графики и таблицы расходов воды по часам суток в процентах от суточного расхода при следующих коэффициентах часовой неравномерности:

Kч.макс = 1,5; 1,4; 1,35; 1,3; 1,25

Чем крупнее населенный пункт, тем меньше коэффициент часовой неравномерности, т.е. расходование воды в течение суток происходит более равномерно.

Распределение расходов воды по часам суток в жилых и общественных зданиях населенных пунктов принимается на основании расчетных графиков водопотребления, которые могут быть составлены в зависимости от величины Кч.max.

График водопотребления с коэффициентом часовой неравномерности Кч.макс. = 1,5 представлен на рис. 1.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. График водопотребления с коэффициентом часовой неравномерности Кч.макс. = 1,5

Определение объемов водопотребления

Средний за год суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды населения, м3/сут, определяется из выражения

где Nж - расчетное число жителей в населенном пункте.

На нужды местной промышленности - 10-20% суммарного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.

В течение года расходование - неравномерно.

где Ксут.max и Ксут.min - коэффициенты суточной неравномерности учитывают уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий

Ксут.max = 1.1-1.3

В течение суток потребление воды неравномерно

qч.max = Кч.max Qсут.max/24

qч.min = Кч.min Qсут.min/24

бmax = 1,2-1,4, бmin = 0.4-0.6;

вmax и вmin - зависят от количества жителей (табл. 2 [1]).

Поливочные расходы

Расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений принимается дополнительно к городскому расходу по данным п. 2.3. [1] в зависимости от площади и типа покрытия, вида насаждений, способа поливки, климатических и других местных условий.

Qпол.сут = 0.001 ·qпол · Fпол

При отсутствии в задании конкретных сведений о величине и характере площадей поливки суммарный расход на поливку в пересчете на одного жителя может быть принят в зависимости от местных условий в пределах 50-90 л/сут.

Расчетные часовые расходы на поливку зависят от способа отбора воды из сети. При непосредственном отборе воды из сети

где t - время полива в сутки, ч.

Определение расходов на промпредприятиях

Из городского водопровода на промышленных предприятиях вода расходуется на хозяйственно-питьевые, душевые и производственные нужды.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производственные нужды:

Удельные расходы и режимы водопотребления задаются технологами.

Расход воды:

Qсут. = qуд. * N, где

N - количество выпускаемой продукции или число агрегатов.

Расход воды на технологические нужды может быть равномерным в течении суток, а может и колебаться.

Хозяйственно-бытовые нужды рабочих.

Нормы водопотребления на хозяйственно бытовые нужды рабочих принимаются:

для холодных цехов - 25 л/чел. в смену

для горячих цехов - 45 л/чел. в смену.

На хозяйственно бытовые нужды рабочих вода расходуется неравномерно в течении смены.

Душевые расходы зависят от количества душевых сеток и нормы расхода на 1 душевую сетку.

Расходы на тушение пожара

Расход воды на наружное пожаротушение и расчетное количество одновременных пожаров в населенном пункте принимается в зависимости от числа жителей, количества этажей и степени огнестойкости зданий (табл. 5 и 6 СНиП 2.04.02-84).

Расход воды на наружное пожаротушение на промышленных предприятиях принимается для здания, требующего наибольшего расхода воды, (табл. 7 или 8 СНиП).

Расход воды на тушение пожара внутри зданий учитывается дополнительно к расходам на наружное пожаротушение и определяется по СП 10.13130.2009.

Расчётная продолжительность пожара - 3 часа. Нормы предусматривают возможность пожара в часы наибольшего водопотребления.

Противопожарный запас воды хранится в резервуарах чистой воды

Общий расход воды, поступающий в водопроводную сеть населенного пункта (подаваемой потребителям), м3/сут,

Qсут.сист = Qсут.max + Qпол.сут + Qпр.сут

Расход воды на пожаротушение в производительность системы не включается, так как он накапливается и хранится в резервуарах чистой воды.

При определении производительности головных сооружений - водозабора и водопроводных очистных сооружений (ВОС) к расходу воды, подаваемой потребителям, добавляется расход на собственные нужды ВОС - 3 - 4% от полезной производительности

Qполн. = (1.03-1.04) Qсут.сист.

Проектирование наружных сетей водоснабжения

Водоводы и водопроводные сети

Транспортирование воды от источников к объектам ее потребления осуществляется водоводами. Их выполняют из двух или более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу.

Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления (жилым и общественным зданиям, цехам промышленных предприятий) служит водопроводная сеть.

водопроводной сети различают магистральные (главные) и распределительные (второстепенные) линии.

Расчет проводят только для магистральных линий.

При трассировании линий водоводов и водопроводной сети необходимо учитывать планировку объекта водоснабжения, размещение отдельных потребителей воды, гидрогеологические условия, рельеф местности и т.д.

По конфигурации в плане различают разветвленные или тупиковые (рис. 2. а) и кольцевые (рис. 2. б) водопроводные сети.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. а) Разветвленные или тупиковые, б) кольцевые водопроводные сети.

Разветвленные водопроводные сети применяют для небольших объектов водоснабжения, допускающих перерывы в снабжении водой. Эти сети целесообразны при сосредоточенном потреблении воды в отдаленных друг от друга точках.

Кольцевые водопроводные сети выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения, что гарантируется в данном случае возможностью двустороннего питания водой любого потребителя.

Протяженность и стоимость кольцевых сетей больше, чем разветвленных.

В городских и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды.

В противопожарных водопроводах устройство кольцевой сети обязательно.

Расчет магистральных линий водопроводных сетей

Расчет водопроводных сетей заключается в установлении диаметров труб, достаточных для пропуска заданных расходов воды, и в определении потерь напора, необходимых для определения высоты водонапорных башен и напора, который должны создавать насосы.

При расчете водопроводной сети предполагают, что промышленным предприятиям (для производственных и хозяйственно-питьевых целей) вода подается в виде сосредоточенных расходов, а для хозяйственно-питьевых целей в городах и населенных пунктах - равномерно по длине магистральных линий.

Равномерно распределяемый (путевой) расход воды, приходящийся на 1 км длины линии, называют удельным расходом.

Общий путевой расход = величине максимального (расчетного) часового расхода воды (точнее секундного, л / с) в населенном пункте.

Удельный путевой расход qуд определяется путем деления общего путевого расхода qп на сумму длин всех участков ?lуч

qуд = qп / ?l уч л / с•км.

Далее определяется величина путевых расходов всех участков умножением удельного расхода на условную длину участка

qп.уч = qуд• l уч, л / с.

Затем путевые расходы привязываются к сосредоточенным расходам в узлах и вычисляются узловые расходы, как сумма сосредоточенного расхода ? qсоср..уз и полусумма путевых расходов участков, примыкающих к узлу qп.уч. уз

qузла = ? qсоср..уз + 0.5 ? qп.уч. уз, л / с.

Сумма всех узловых расходов должна быть равна величине максимального (расчетного) часового расхода воды (секундного, л / с) в населенном пункте!

Расчетная схема тупиковой сети

Разветвленные водопроводные сети рассчитывают как системы последовательно соединенных трубопроводов, осуществляющих раздачу воды по пути и в виде сосредоточенных расходов в боковые ответвления. Расчетная схема тупиковой сети представлена на рис. 3.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Расчетная схема тупиковой сети

В тупиковой сети определяются расчетные расходы на участках с обеспечением условия баланса расходов в узлах-алгебраическая сумма расходов в каждом узле должна быть равна нулю,

? q = 0.

Расчетная схема кольцевой сети

Расчетная схема тупиковой сети представлена на рис. 4.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Расчетная схема кольцевой сети

На расчетной схеме кольцевой водопроводной сети намечается первоначальное распределение потоков воды по всем участкам сети, и определяются предварительные расчетные расходы на участках. При этом алгебраическая сумма расходов в каждом узле должна быть равна нулю.

Затем производится определение диаметров труб на участках водопроводной сети

Назначение диаметров и материалов трубопроводов

Водоводы и водопроводные сети обычно монтируются из напорных труб, серийно выпускаемых промышленностью и сертифицированных к применению в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. Трубы должны обладать достаточной прочностью, долговечностью и иметь эффективные гидравлические характеристики.

Предпочтение отдается неметаллическим трубам, в качестве которых в последнее время широко применяются напорные полиэтиленовые трубы по ГОСТ 18599-2001, выпускаемые отечественной промышленностью с диапазоном диаметров от 100 до 1200 мм.

Для прокладки в пределах населенного пункта могут использоваться напорные чугунные трубы. Отечественной промышленностью освоен выпуск напорных труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) по ТУ 14-161-183-2000 с диапазоном диаметров от 100 до 1000 мм. Трубы выпускаются с внутренним цементно-песчаным покрытием и без него.

При соответствующем обосновании могут применяться и другие типы труб.

При назначении диаметров труб по величине расчетных расходов на участках следует руководствоваться следующими соображениями:

1. Экономичные скорости зависят от диаметров и могут быть предварительно приняты для труб диаметром:

от 150 до 300 мм - 0.6-1.0 м/с;

от 400 до 600 мм - 1.0-1.3 м/с;

свыше 700 мм - 1.5-2.0 м/с.

2. Потери напора в сети и водоводах при пропуске максимального часового расхода должны быть приблизительно раны 3-4 м на один километр длины, что примерно соответствует средним экономичным скоростям.

Увязка кольцевой сети

Для гидравлической увязки кольцевой водопроводной сети пользуются гидравлическим сопротивлением S каждого участка

S = A • l, где

A - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от материала и диаметра труб;

l - длина трубопровода.

Потери напора на участке в этом случае определяются и выражения

h = К· S· q2,

где К - коэффициент, учитывающий отклонение от квадратичной области сопротивления.

При расчете кольцевой водопроводной сети предварительные расчетные расходы на участках обычно не соответствуют действительным расходам, при которых сумма потерь напора в кольце должна быть равна нулю:

? h = 0.

Поэтому производят гидравлическую увязку кольцевой водопроводной сети целью, которой является определение действительных расходов и потерь напора на участках водопроводной сети.

Кольцевая водопроводная сеть считается увязанной, когда обеспечивается баланс потерь напора в элементарных кольцах сети.

Расчетные случаи расчета сети

Кольцевые водопроводные сети рассчитывают на несколько расчетных случаев:

1) на максимальный хозяйственный водоразбор (на Q мах час)

2) на пропуск пожарных расходов в случае максимального водоразбора (на Q мах час + Qпожар)

3) на пропуск максимального транзитного расхода в башню (с водонапорной башней, расположенной в конце сети)

Расчет тупиковых водопроводных сетей проводят на случай максимального водоразбора и на пропуск пожарных расходов в этот период.

Пьезометрический анализ СПРВ, построение графиков пьезометрических линий и линий равных напоров

Пьезометрическая отметка в диктующей точке рассчитывается как сумма отметки земли и свободного потребного напора Нсв.тр, который определятся в соответствии с рекомендациями СНиП в зависимости от этажности застройки. Затем определяются пьезометрические отметки в остальных узлах, двигаясь по схеме последовательно от диктующей точки к соседним узлам, и далее от узла к узлу. При этом пьезометрическая отметка в соседнем узле определяется, как сумма (или разность, в зависимости от направления потока воды на участке) известной пьезометрической отметки и потерь напора на участке между узлами. Таким образом, определяются пьезометрические отметки не только в узлах, но и в насосной станции и водонапорной башне.

На рис. 5 представлен график пьезометрических линий и линии свободных напоров.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. График пьезометрических линий и линии свободных напоров

Затем производятся расчеты свободных напоров в узлах, величина которых определяется как разность пьезометрической отметки и отметки земли.

Анализ величины свободных напоров позволяет определить, действительно ли выбранная ранее диктующая точка является диктующей. В качестве диктующей точки назначается самый высокорасположенный и удаленный от насосной станции 2-го подъема узел, в котором наиболее сложно создать требуемый свободный напор. На схеме водопроводной сети (рис. 3.) диктующая точка для обоих расчетных периодов работы сети будет в узле 9.

Кроме этого анализ свободных напоров в узлах позволяет выявить узлы с напорами, превышающими допустимую величину.

Определение свободного напора.

Схема определения свободного напора представлена на рис. 6.

Нсв = Нг + Hw + hи,

где Нг - геометрическая высота расположения самого высокого (расчетного) водоразборного прибора над поверхностью земли у точки подключения домового ввода, м;

Hw - сумма потерь напора на пути движения воды от точки подключения домового ввода до расчетного водоразборного прибора, м;

hи - напор, необходимый для излива расчетного расхода воды, м, принимаемый в зависимости от типа санитарного водоразборного прибора в пределах от 2 до 6 м.

В практике водоснабжения при проектировании наружных водопроводных сетей для упрощения расчетов величину требуемого свободного напора Нсв допускается определять в зависимости от этажности зданий: при одноэтажной застройке Нсв составляет не менее 10 м, а при большей этажности на каждый последующий этаж добавляют по 4 м.

Следовательно:

Нсв = 4 (n - 1) + 10, м

где n - количество этажей

Рис. 6. Определение свободного напора

Запасные и регулирующие емкости

Запасные и регулирующие емкости служат для создания запасов воды и / или регулирования водопотребления.

Запасные емкости способствуют повышению надежности систем водоснабжения

Регулирующие емкости позволяют обеспечить более или менее равномерную работу насосных станций, так как отпадает необходимость в подаче ими пиковых расходов воды, а также уменьшить диаметр, а следовательно, и стоимость водопроводов и транзитных магистралей водопроводной сети.

Запасные и регулирующие емкости бывают безнапорные (резервуары), воду из которых забирают насосами, и напорные (водонапорные башни, напорные резервуары), которые поддерживают напор для подачи воды потребителям.

При наличии противопожарных устройств указанные емкости холодного водопровода должны также содержать неприкосновенный противопожарный запас воды.

Основные виды запасных и регулирующих емкостей:

• Водонапорные башни

• Напорные резервуары

• Безнапорные баки-аккумуляторы в системах холодного и горячего водоснабжения следует предусматривать для создания запаса воды в банях, прачечных и у других потребителей, имеющих сосредоточенные кратковременные расходы воды

• Резервуары чистой воды

В резервуарах чистой воды кроме регулирующего объема Wрег, должен быть предусмотрен объем воды на пожаротушение Wпож и объем воды на промывку фильтров Wпром.

Wр.ч.в. = Wрег + Wпож + Wпром

Регулирующий объем РЧВ определяется по совмещенному графику работы НС 1 и 2 подъемов, представленному на рис. 7.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Совмещенный график работы НС 1 и 2 подъемов

НС 1 подаёт 4.17% равномерно в течение суток,

НС 2 подаёт 4.76% в часы мах водопотребления (в/п) и 2.64% в час мин в/п (не равномерно в течение суток).

Типы насосов и их характеристики

Насосные станции

По расположению в схеме водоснабжения и назначению насосные станции разделяются на:

- станции I подъема для подачи из источника водоснабжения на очистные сооружения

• станции II подъема для подачи воды от резервуаров чистой воды, расположенных после очистных сооружений, в распределительную сеть и водонапорные башни,

• повысительные для повышения напора в водопроводной сети.

• циркуляционные насосные станции устраиваются в промышленных системах оборотного водоснабжения.

• Производительность насосных станций определяется по количеству воды, потребляемой объектом водоснабжения, с учетом режима водопотребления и размеров регулирующих емкостей.

• Напор, который должны создавать насосные станции, зависит от необходимого свободного напора и рельефа местности.

Типы насосов и область их применения

Динамические насосы: жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема.

Объемные насосы: работают по принципу вытеснения жидкости из камеры за счет изменения ее объема.

Центробежный насос (рис. 8) - насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость, при этом процесс всасывания и нагнетания происходит одновременно.

Центробежные насосы обладают высоким КПД, перекачивают большие расходы и создают большие напоры. Используются в качестве основных в системах водоснабжения и водоотведения. При пуске необходимо осуществлять заливку.

Область применения:

• НС1 и НС2 min 2 рабочих и 2 резервных насоса (1 категория надежности)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Центробежный насос

Поршневой насос (плунжерный насос) (рис. 9).

За счет возвратного движения поршня создаётся разряжение в полости под ним, и туда засасывается жидкость из всасывающего трубопровода. При поступательном движении поршня на всасывающем трубопроводе закрывается клапан, предотвращающий протечку жидкости обратно, и открывается клапан на нагнетательном трубопроводе, который был закрыт при всасывании. Туда вытесняется жидкость, которая находилась под поршнем, и процесс повторяется. Недостаток такого насоса в том, что жидкость движется по трубопроводу с различной скоростью (скачками)

Насосы - дозаторы (реагента) в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9. Поршневой насос

Основные характеристики насоса

Расход насоса - количество перекачиваемой жидкости в единицу времени, [л/с, м3 /час, м3 /час].

Напор насоса - приращение удельной энергии перекачиваемой жидкости на участке от входа в насос до выхода из него, выраженное в метрах.

Мощность насоса N.

Удельная мощность - мощность, затрачиваемая насосным агрегатом и электродвигателем на подъем 1000 т воды на 1 метр Nуд.

Коэффициент полезного действия з.

В насосе происходят потери энергии:

- гидравлические потери (трение жидкости о стенки, вихреобразование);

- механические потери (трение при вращение вала в подшипниках и сальниках, трение вращающихся частей о жидкость);

- объемные (перетекание жидкости через зазоры из области высокого давления в область низкого давления);

Потери энергии учитываются коэффициентом полезного действия з

Частота вращения рабочего колеса n/

Частота вращения n определяет подачу и напор насоса, [1/мин].

На рис. 10. представлена характеристика насоса Д200-36 (Центробежный горизонтальный насос двухстороннего входа типа Д, подача 200 куб. м/ч, напор 36 м)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 10. Характеристика насоса Д200-36

N - мощность

n - КПД

Q - расход

Н - напор

Рабочая точка насоса

Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса (рис. 11.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 11. Рабочая точка насоса

Параллельное и последовательное подключение насосов

Параллельным соединением называют такое соединение, при которой несколько насосов осуществляют подачу в один общий напорный коллектор

Включаемые по параллельной схеме насосы должны иметь одинаковые напоры и подачу.

Схема параллельного соединения насосов представлена на рис. 12.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 12. Схема параллельного соединения насосов

Последовательным называют такое соединение, при котором жидкость, получившая энергию от насоса, подается во всасывающий патрубок следующего агрегата. В таких случаях увеличение напора происходит ступенчато, от насоса к насосу. Поэтому насосы, соединенные по такому принципу, делят на агрегаты первой, второй, и т.д. ступеней.

Схема последовательного соединения насосов представлена на рис. 13.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 13. Схема последовательного соединения насосов

В практических задачах для оценки состояния системы «насос - сеть» можно пользоваться значениями манометра и вакуумметра, установленных со стороны нагнетания и со стороны всасывания.

Размещено на Allbest.ru