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, Qсут = 210м3/сут;
Суз1 =7 %;
Суз2 = 9 %;
Суз3 = 22 %;
Суз4 =9 %;
Суз5 =5 %;
Суз6 = 6 %;
Суз7 =4 %;
Суз8 = 3 %;
Суз9 =11 %;
Суз10 =12,6 %;
ΣСуз = 76,8 %;
Путевой расход, q = 0,0021 л/(с·м);
Минимальный свободный напор, Нсв=7 м;
Материал труб: асбестоцемент;
Время непрерывной работы погружного насоса: с 4 до 22;
Заглубление насоса под динамический уровень, Hнд=2,5 м;
Расстояние от поверхности земли до динамического уровня воды в скважине, Hд = 100 м.
Решение
1. Рассчитаем расход для каждого узла в пиковом режиме.
Наиболее интенсивное водопотребление наблюдается в период c 7-11 часов, и составляет6,5 % от суточного водопотребления.
Вычисляем пиковый расход по формуле:
qп=qмах100∙Qсут мах3,6;
qп = 0,065 · 2003,6= 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:
qуз=cуз∙qп100%.
Распределение пикового часового расхода по узлам трубопровода:
qуз1 = 0,14 л/c;
qуз2 = 0,11 л/c;
qуз3 = 0,11 л/c;
qуз4 = 0,27 л/c;
qуз5 = 0,38 л/c;
qуз6 = 0,07 л/c;
qуз7 = 0,33 л/c;
qуз8 = 0,28 л/c;
qуз9 = 0,24 л/c;
qуз10 = 0,17 л/c;
qуз. ост. = 0,63 л/c;
Σqуз. = 2,71 л/c;
Рассмотрим каждый участок по отдельности.
Расход на участке 8-9:
Q8-9 = qуз9 = 0,24 л/с.
Расход на участке 8-10:
Q8-10 = qуз10 = 0,17 л/с.
Расход на участке 4-8:
Q4-8 = Q8-9 + Q8-10 + qпутlпут + qуз8
Q4-8 = 0,24 +0,17 +0,0025∙ 250+ 0,28= 1,32 [ л/с].
Расход на участке 7-6:
Q6-7 = qуз7 = 0,33 [л/с].
Расход на участке 5-6:
Q5-6 = Q6-7 + qуз6 = 0,33 + 0,07= 0,39 [л/с].
Расход на участке 4-5:
Q4-5 = Q5-6 + qуз5 = 0,39 + 0,38= 0,77 [л/с].
Расход на участке 1-4:
Q1-4 = Q4-5 + Q4-8 + qуз4 = 0,77 +1,32 + 0,27 = 2,35 [л/с].
Расход на участке 2-3:
Q2-3 = qуз3 = 0,11 л/с.
Расход на участке 1-2:
Q1-2 = Q2-3 + qуз2 = 0,11 + 0,11= 0,22 [л/с].
Расход на участке 0-1 (от водонапорной башни до врезки в трубопровод):
Q0-1 = Q1-2 + Q1-4 + qуз1 = 0,14 + 0,22+ 2,35 =2,71 [л/с].
Сравнивая значение Q0-1 с пиковым расходом, убеждаемся в их тождестве, что свидетельствует о том, что все расходы заданной схемы будут учтены при расчете потерь напора.
2. 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:
hдл=1000i∙l;
где 1000i – гидравлический уклон, увеличенный в 1000 раз, м/км;
l – протяженность участка, км.
Расчетная формула для вычисления общих потерь напора имеет вид:
hw=1,1∙hдл.
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.
1000iр=1000i'+1000i''-1000i'Q''-Q'Qр-Q';
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.
Qp – расчетное значение расхода, л/с.
3.1. 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.
QБ-1 = 2,71 л/с; d =75 мм.
Гидравлический уклон:
1000i = 5,7+7,97-5,7· (2,71-2,5)3-2,5 = 6,631 [м/км].
Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):
hдлБ-1 = 6,631 ∙ 1210= 7,957 [м].
Общие потери напора по (4):
hwБ-1 = 1,1∙ 7,957 = 8,753 [м].
Участок 1-4.
Q1-4 =2,35 л/с; d = 75 мм.
Гидравлический уклон:
1000i = 3,79+5,7-3,79· (2,35-2)2,5-2 = 5,138 [м/км].
Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):
hдл1-4 = 5,138 ∙890 =4,573 [м]
Общие потери напора по (4):
hw1-4 = 1,1∙ 4,573= 5,03 [м].
Участок 4-5.
Q4-5 =0,77 л/с; d = 75 мм.
Гидравлический уклон:
1000i = 2,15+1,06-2,15· (0,77-0,5)1-0,5 =1,557 [м/км].
Потери напора по длине трубопровода по (3):
hдл4-5 = 1,557 ∙850 =1,324 [м].
Общие потери напора по (4):
hw4-6 = 1,1∙ 1,324=1,456[м].
Участок 5-6.
Q5-6 =0,39 л/с; d = 50 мм.
Гидравлический уклон по (5):
1000i = 0,03+2,15-0,03· (0,39- 0,1)0,5-0,1 =1,581 [м/км].
Потери напора по длине трубопровода в соответствии с (3):
hдл5-6 =1,581∙630 = 0,996 [м].
Общие потери напора по (4):
hw5-6 = 1,1∙ 0,996=1,096[м].
Участок 6-7.
Q6-7 =0,33 л/с; d = 50 мм.
Гидравлический уклон:
1000i = 0,03+2,15-0,03· (0,33-0,1)0,5- 0,1 = 1,222 [м/км].
Потери напора по длине трубопровода по (3):
hдл6-7 = 1,222 ∙760 =0,929 [м].
Общие потери напора по (4):
hw6-7 = 1,1∙ 0,929=1,022[м].
Участок 4-8.
Q4-8 =1,32 л/с; d = 75 [мм]
Гидравлический уклон:
1000i = 1,06+2,24-1,06· (1,32-1)1,5- 1 = 1,805[м/км].
Потери напора по длине трубопровода по (3):
hдл4-8 =1,805 ∙1120 = 2,021 [м].
Общие потери напора по (4):
hw4-8 =1,1∙ 2,021 =2,224 [м].
Участок 8-9.
Q8-9 =0,24 л/с; d = 50 мм.
Гидравлический уклон по (5):
1000i = 0,03+2,15-0,03· (0,24-0,1)0,5-0,1 = 0,792 м/км
Падение напора по длине трубопровода в соответствии с (3):
hдл8-9 = 0,792 ∙950 = 0,752 м
Общие потери напора по (4):
hw8-9 = 1,1∙ 0,752=0,828[м].
Участок 8-10.
Q8-10 =0,17л/с; d =50 мм.
Гидравлический уклон по (5):
1000i = 0,03+2,15-0,03· (0,17-0,1)0,5- 0,1 =0,404 [м/км].
Падение напора по длине трубопровода в соответствии с (3):
hдл8-10 = 0,404∙1100 = 0,445 [м].
Общие потери напора по (4):
hw8-10 = 1,1∙0,445 =0,489 [м].
3.2
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
