124139 (689855), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для определения путевого расхода пользуются понятием удельного расхода, т.е. расхода, приходящегося на единицу длины. Условно допускают, что вся территория населенного пункта заселена с одинаковой плотностью и водопотребление, отнесенное к 1 м магистрали, для всей распределительной сети является постоянной величиной. Удельный расход определяем по формуле:

Для определения путевого расхода пользуются понятием удельного расхода, т.е. расхода, приходящегося на единицу длины. Условно допускают, что вся территория населенного пункта заселена с одинаковой плотностью и водопотребление, отнесенное к 1 м магистрали, для всей распределительной сети является постоянной величиной. Удельный расход определяем по формуле:

Где q - максимальный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, л/с.

В знаменателе общая длина сети, из которой воду разбирают равномерно по всей длине. Путевой расход для каждого участка:

Где l_уч - длина участка сети, м.

Расход воды в любом узле сети (без учета сосредоточенного), л/с:

Где q_{пут. уч} - сумма путевых расходов на участках сети, примыкающих к данному узлу, л/с.

При отсутствии сосредоточенного расхода в узле расчетный расход участка определяется из выражения:

где α - коэффициент, зависящий от характера отбора воды из линии.

Среднее значение коэффициента:

для кольцевой сети α = 0,5

для разомкнутой сети α = 1

Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное число одновременных пожаров n в населенных пунктах зависит от числа жителей в нем и этажности зданий. В нашем случае принимаем расход воды на 1 пожар равным 15 л/с

_,

_,

Определение количества воды, поступающей в кольцо:

2.2 Распределение воды в кольце

Направление движения воды в кольце сети назначается предположительно на основании топографических данных, длин отдельных участков трубопроводов и т.д. Для этого нужно задаться раздельной точкой сети (точка в которой общий поток разветвляется). Раздельная точка намечается таким образом, чтобы кольцо было нагружено водой по возможности равномерно.

Из расхода, поступающего в узел 3, извлекается половина путевого расхода q_пут.3-8

и половина путевого расхода . Подсчитываем остаток:

2.3 Определение диаметров труб, скорости и потерь напора

Диаметр трубы определяется по следующей формуле:

где q - расчетный расход на рассматриваемом участке, м³/с;

- экономичная скорость движения воды в трубе, м/с.

Экономичная скорость - это скорость, при которой достигается минимальная стоимость сооружения трубопровода и его дальнейшая эксплуатация. Примем м/c.

Вычисленные диаметры приводим к большему стандартному значению диаметра:

Для выбранных диаметров определяем удельное сопротивление А (трубы стальные электросварные):

; ; ; ;

Уточняем действительную скорость:

Поскольку v_д <1,2 м/с, рассчитываем К_п - поправочный коэффициент к значениям А:

Потери напора на каждом участке водопроводной сети определяем по формуле:

Где К_п - поправочный коэффициент;

А - удельное сопротивление трубы, с ,

q - расчетный расход на участке, м³/с,

l - длина участка, м.

После вычисления потерь напора на всех участках проводим увязку сети.

2.4 Увязка кольцевого участка сети

Рис.3. Схема увязки кольцевого участка сети.

Потери напора условно берем со знаком (+) на тех участках сети, где направление потока совпадает с направлением часовой стрелки (участки 3-4 и 4-5), и со знаком (-), где движение направлено против часовой стрелки (участки 3-8 и 8-5). Потери напора для каждой зоны суммируем со своим знаком и получаем значение неувязки сети h:

м,

следовательно, кольцо увязано.

Делаем перерасчет диаметров труб при этом скорость выбираем из интервала 0,6-1,5 м/с.

Вычисленный по формуле диаметр приведём к большему стандартному значению диаметра. Для выбранного диаметра определяем удельное сопротивление А.

А=6,959,

А=6,959

А=6,959

Уточняем действительную скорость:

Т. к. v_д. < 1,2 м/с, выбираем К_п - поправочный коэффициент к значениям А.

Потери напора на каждом участке водопроводной сети определяем по формуле:

следовательно, кольцо увязано.

3. Расчет магистрали, простых и сложных ответвлений

Магистраль - это часть водопроводной сети от ВБ до диктующей точки (наиболее удаленной). Если же диктующая точка не задана, то магистраль выбирают из соображений, чтобы потери напора от ВБ до конца магистрали были максимальными. Это наиболее протяженный и нагруженный (по расходу) участок сети. Тогда диктующей точкой будет последняя точка магистрали.

Выбираем магистраль, проходящую через точки 1, 2, 3, 4, 5, 6,7.

Определяем диаметры труб участков магистралей:

Вычисленные диаметры приводим к большему стандартному значению диаметра:

; ; ;

Определяем действительную скорость:

Поскольку v_д <1,2 м/с, рассчитываем К_п - поправочный коэффициент к значениям А:

Для выбранных диаметров определяем удельное сопротивление А (трубы стальные электросварные):

Определяем потери напора на участках:

Потери на отдельных участках суммируем и получаем общие потери напора по длине магистрали:

Общие потери составляют:

Расчет высоты и емкости бака водонапорной башни.

Высота водонапорной башни (до дна бака) определяем по формуле:

Где H_г - геометрическая высота подъема воды, м; Н_св - свободный напор, м; h - общие потери напора по длине магистрали, м.

Значения высоты башни (поддерживающей бак конструкции) обычно лежат в пределах 15…30 м.

Геометрическая высота подъема воды определяется по формуле:

Где z_дт - отметка геодезического уровня диктующей точки, м;

z_вб - отметка геодезического уровня у ВБ, м.

Свободный напор зависит от этажности жилой застройки. Определяется по формуле:

где m - количество этажей.

Объем бака водонапорной башни рассчитывается по формуле:

где W_p -, регулирующий объем, м ,

Где Q_{сут. max} - расчетный суточный расход населенного пункта в сутки наибольшего водопотребления, м³/сут; a, b - максимальные разности ординат интегральных графиков подачи и потребления соответственно по избытку и недостатку,% от расчетного суточного расхода воды; W_{н. п. з.} - неприкосновенный противопожарный запас воды, м ³.

Неприкосновенный 10-ти минутный противопожарный запас воды в баке водонапорной башни:

Где t - продолжительность тушения пожара из башни, мин, t = 10 мин;

q_пож. - принятый при расчете сети расчетный расход воды на тушение пожара, м³/с.

Следовательно

Для определения a, b строим интегральный график водопотребления населенного пункта и график работы насосной станции.

Интегральный график строим на основании данных из таблицы 2 путем последовательного суммирования за каждый последующий час расходов различных видов потребителей. Необходимо определить какое количество воды за каждый час расходуется каждым из потребителей. Затем эти значения суммируем и находим процентное отношение полученной суммы к максимальному суточному расходу всех потребителей, (противопожарный расход не учитываем). Этот показатель наносим на график за каждый последующий час.

Таблица 2. Распределение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенных пунктах и бытовых учреждениях по часам суток, % от суточного максимального водопотребления

Часы суток	Населенные пункты	Qсут. max.,	∑Qсут. max%
	Коэффициент часовой неравномерности водопотребления К
	1,7
0-1	1,96	33,573	1,96
1-2	0,96	16,444	2,92
2-3	0,83	14,17	3,75
3-4	1,96	33,573	5,71
4-5	1,12	19,184	6,83
5-6	2,31	39,568	9,14
6-7	5,28	90,441	14,42
7-8	5,55	95,066	19,97
8-9	7,12	121,958	27,09
9-10	6,86	117,5	33,95
10-11	5,82	99,69	39,77
11-12	5,41	92,66	45,18
12-13	3,58	61,322	48,76
13-14	3,27	56,01	52,03
14-15	2,96	50,70	54,99
15-16	3,87	66,289	58,86
16-17	4,45	76,224	63,31
17-18	4,17	71,428	67,48
18-19	4,73	81,02	72,21
19-20	6,09	104,316	78,3
20-21	6,61	113,223	84,91
21-22	7,10	121,159	92,01
22-23	6,35	108,769	98,06
23-24	2,64	45,22	100

Для определения a, b строим интегральный график водопотребления населенного пункта и график работы насосной станции.

4. Расчет насосной установки

1. Определение основных параметров насоса

1.1 Определение производительности насоса

Производительность насоса определяется по следующей формуле:

где Q_{max. сут.} - максимальный суточный расход воды потребителями поселка (исключая расход на противопожарные нужды), м ³;

Т - продолжительность работы насосной установки (берется с графика водопотребления), ч.

1.2 Определение напора

Напор насосной установки зависит от выбранной схемы подачи воды.

Рис.1. Схема насосной установки: 1 - колодец; 2 - приемный клапан с сеткой; 3 - колено; 4 - насос; 5 - обратный клапан; 6 - регулировочная задвижка; 7 - водонапорная башня

Поскольку вода в ВБ находится под атмосферным давлением, то напор определим по следующей зависимости:

где Н₀ - геометрическая высота подъемы воды, м;

h - потери напора на линиях всасывания и нагнетания, м.

Геометрическая высота подъема определяется по формуле:

где Z_к - геодезическая отметка уровня воды в колодце, м;

Z_б - геодезическая отметка уровня ВБ, м.

Потери напора определяются как сумма потерь напора на линиях всасывания и нагнетания:

2. Определение потерь напора

Поскольку на трубопроводе имеются местные сопротивления, то, согласно принципу наложения потерь, общие потери напора на нем являются алгебраической суммой потерь по длине и потерь напора в местных сопротивлениях и определяются по следующей зависимости:

где - коэффициент гидравлического сопротивления трения; l - длина трубопровода, м; d - диаметр трубопровода, м; _i - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Выбираем скорость движения для всасывающих линий 1 м/с для диаметров труб от250 до 800 мм.

По выбранной скорости и расходу определяем диаметр трубопровода по формуле:

м А=2,187

Коэффициент гидравлического сопротивления трения определяем по следующей методике:

Находим число Рейнольдса по формуле:

- коэффициент кинематической вязкости, м²/с., при

Т. к. R_e > 2320 (режим турбулентный), определяем составной критерий:

Где - абсолютная шероховатость, м

При = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

Колено ( ) - 0,8 м. Приемный клапан с сеткой - 39 м.

м

Потери напора на линии нагнетания:

Vнаг=1,3…2, 0 м/с

По выбранной скорости и расходу определяем диаметр трубопровода по формуле:

м

м. А=6,959

м/с

Т.к. R_e > 2320 (режим турбулентный), определяем составной критерий:

Где - абсолютная шероховатость, м, (м.2, стр16, приложение 2)

При = 10…500, коэффициент определяют по формуле Альтшуля (переходная зона):

обратный клапан 32 м.

регулировочная задвижка на линии нагнетания: lэкв=0,6 м

м

Потери напора: м

Напор: м

3. Выбор насоса для насосной установки

На сводный график полей насосов типа К и КМ (К - насос консольный, КМ - насос консольно-моноблочный) наносим координаты Q и H и находим точку их пересечения. Данная точка лежит в поле насоса К160/30 с частотой вращения n = 1450

К160/30, DК=168, DВ =50, n =1450
Q, м³/ч	H, м	N, кВт	η
36	37,5	12	35
72	38	15	58
108	37,5	18	69
144	35	20	74
180	32	22	75
216	27	24	71

4. Определение рабочей точки насоса

Для определения рабочей точки строим совместный график характеристики выбранного насоса и суммарной характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов насосной станции. Характеристику насоса строим по данным насоса, а суммарную характеристику трубопроводов по следующей зависимости:

где А_Н - удельное сопротивление трубопроводов (характеристика) насосной станции, с²/м⁵;

где Н_а - напор в т. А, м;

Q_а - расход в точке А, м³/с.

q, м³/ч	14,4	28,8	43,2	57,6	72	86,4	100,8
Н, м	17,9	18,2	18,7	19,5	20,4	21,5	22,9

5. Определение параметров обточки колеса и мощности насоса

Рабочая точка насоса очень редко совпадает с расчетной. Для того, чтобы обеспечить перевод работы насоса из т. Р в т. А существует несколько способов.

Изменение крутизны характеристики трубопроводов за счет дросселирования потока воды на выходе из насоса задвижкой. При закрытии задвижки кривая Н_с пойдет круче.

Изменение заводской характеристики насоса:

а) изменение частоты вращения;

б) подрезание диаметра рабочего колеса

Первый способ наиболее простой, но менее эффективный, т.к снижается к. п. д. установки. Второй способ (а) применяется редко из-за сложности систем регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей, используемых для привода центробежных насосов. В случае 2 (б) сохраняется высокий к. п. д. установки при минимальных издержках на переоборудование установки, следовательно воспользуемся им.

Для расчета параметров насоса при обточке колеса воспользуемся теорией подобия. Если соотношение действительного диаметра к подрезанному обозначить через (коэффициент обточки), т.е. то математическая зависимость между основными показателями насоса будет выглядеть следующим образом:

Из данной формулы следует, что с уменьшением диаметра колеса, характеристики насоса будут проходить ниже заводских. При определенном значении одна из характеристик пройдет через т.А. Задача сводится к нахождению значения . Также следует учитывать, что чрезмерная обточка колеса не допускается из-за снижения к. п. д. Пределы обточки принимают в зависимости от коэффициента быстроходности насоса n_S:

Где n - число оборотов рабочего колеса [2, с. 19]

Q - расход насоса, м³/с;

Н - напор насоса, м

Поскольку n_S получилось в пределе 120 … 200, то выбираем пределы обточки 11 … 15%.

Для определения значения коэффициента обточки задаемся максимальным значением коэффициента, равным 1,2. Определяем координаты т.2:

Соединим точку А и точку 2. Прямая пересекает заводскую характеристику в точке 1.

Значение Х можно определить через Н₁ и Q₁:

Искомую величину коэффициента обточки получаем, как среднее арифметическое значений Х₁ и Х₂:

6. Выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя для привода насоса с подрезанным колесом определяется по формуле:

Где k - коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,3;

- плотность воды, кг/м³;

_пер - к. п. д. передачи от двигателя к насосу (0,98-1);

_об - к. п. д. насоса с обточенным колесом, определяемый по формуле:

где_р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке (Мет2 Приложение 5).

Где _р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке.

КВт

Значения Q, N и Н для насоса с обточенным колесом.

N, КВТ	3,4	4	4,85	5,5	6	6,2	6,5
Nоб	1.97	2.32	2.81	3.19	3.48	3.6	3.77
Q, м³/ч	14,4	28,8	43,2	57,6	72	86,4	100,8
Qоб	10.39	20.8	31.17	41.56	51.95	62.34	72.73
Н, м	26,8	27,2	26,8	26,3	24	21,5	18,6
Ноб	21.56	21.88	21.56	21.16	19.31	17.3	14.96

По мощности и частоте вращения из каталога подбираем асинхронный двигатель: АИР 100 S2 Nдв=4 кВт n = 3000 об/мин

Литература

1. Т.А. Кирсанова, Методические указания для студентов "Расчет водоснабжения поселка", КГСХА 2007

2. Т.А. Кирсанова, Методические указания для студентов "Расчет насосной установки", КГСХА, 2007

3. Ловкис З.В. "Гидравлика и гидравлические машины"

Характеристики

Список файлов курсовой работы