Гидравлический расчет наружного объединенного водопровода населенного пункта и промышленного предприятия

Введение Исходные данные для проектирования 1. Определение водопотребителей и расчет потребляемого расхода воды на хозяйственно питьевые, производственные и пожарные нужды населенного пункта и предприятия. 1.1. Определение водопотребителей. 1.2. Расчет требуемого расхода воды на хозяйственно питьевые и производственные нужды. 1.3. Определение расчетных расходов воды на пожаротушение. 2. Гидравлический расчет водопроводной сети населенного пункта. 3. Определение режима работы НС-II. 4. Гидравлический расчет водоводов. 5. Расчет водонапорной башни. 5.1. Определение высоты водонапорной башни. 5.2. Определение емкости бака водонапорной башни. 6. Расчет резервуаров чистой воды. 7.Подбор насосов для насосной станции второго подъема. Заключение Список использованной литературы. 3  

Введение

Непрерывное развитие пожаро- и взрывоопасных производств химической, нефтяной, нефтехимической отраслей промышленности, широкое применение в производстве и быту синтетических материалов, тенденция увеличения площадей и этажности производственных, административных, общественных и жилых зданий требуют усиленного внимания со стороны государства, общественных, охранных органов к вопросам профилактики предупреждения пожаров и необходимых условий для их успешного тушения. Системы противопожарного водоснабжения представляют собой комплекс сложных технических устройств, обеспечивающих пожарную безопасность людей, технологического оборудования и материальных ценностей. Расчет требуемого объема воды – первоочередная задача при проектировании, так как от правильного ее решения зависят эффект системы противопожарной защиты и технико-экономические показатели противопожарного водоснабжения. Достижения в развитии техники водоснабжения и оборудования для подачи воды, а также создание новых химических добавок (пенообразователей, смачивателей, загустителей и др.), повышающих эффект применения воды при тушении пожаров, потребовали разработки методов определения потребного количества воды для пожарных целей. Потребление воды для тушения пожаров колеблется в зависимости от площади очага пожара, категории пожарной опасности объекта, рациональности использования техники для подачи воды и др. Расход воды для тушения пожаров играет важную роль при расчете параметров технических средств подачи воды и разработке требований бесперебойного водоснабжения во время тушения пожаров. Из-за многообразия и малой достоверности информации о режимах водопотребления зачастую принимают субъективные решения, что отрицательно отражается на эффективности системы противопожарного водоснабжения. По заданию предложена схема объединенного хозяйственно-питьевого, производственного и противопожарного водопровода низкого давления поселка и предприятия, расположенного вне населенного пункта (рис. 1.1) с забором воды из подземного источника (артезианские скважины). В данном случае водонапорная башня расположена в начале водопроводной сети. Ее назначение состоит в том, что если наблюдается значительная неравномерность потребления воды по часам суток и подачи ее насосами подъема II. Поэтому в те часы когда насосы подают воды больше, чем ее расходуется, излишек воды поступает в водонапорную башню. Кроме того предназначена для хранения запаса воды на тушение пожара. Резервуары чистой воды служат для регулирования насосных станций I и II подъема. Данный резервуар устанавливается после артезианской скважины. Насосная станция II подъема предназначена для непосредственной подачи воды в водопроводы. Устанавливают сразу после резервуара чистой воды. Насосная станция I подъема предназначена для передачи воды из водозаборного сооружения и подачи ее к очистным сооружениям. Устанавливают перед очистными сооружениями. Водопровод предназначен для транспортировки воды в различные районы города под требуемым напором. Водопровод устанавливают перед магистральными трубами. Магистральный трубопровод предназначен для подачи воды к распределительным трубам. Исходные данные для проектирования

Число жителей в населенном пункте, тыс. чел.	38
Этажность зданий	5
Степень благоустройства районов жилой застройки	Внутренний водопровод, канализация и централизованное горячее водоснабжение
Тип общественного здания	Общежитие с общими душевыми объёмом 28000 м3
Измеритель	600 мест
Материал труб магистральных участков	Стальные с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесенным методом центрифугирования
Длина водопроводов от НС- до водонапорной башни, м	550
Категория помещений и зданий по пожарной опасности	Б
Степень огнестойкости здания производственного корпуса	II
Класс конструктивной пожарной опасности зданий	С0
Объем первого производственного корпуса, тыс. м3	38
Объем второго производственного корпуса, тыс. м3	180
Объем третьего производственного корпуса, тыс. м3	300
Ширина здания, м	61
Площадь территории предприятия, га	158
Число рабочих смен	3
Количество рабочих в смену, чел.	350
Расход воды на производственные нужды, м3/смену.	278
Количество рабочих в смену, принимающих душ, %.	90

  Рис. 1.1. Расчетная схема водопроводной сети Участки имеют следующую длину: участок (1-2) — 800 м. участок (2-3) — 650 м. участок (3-4) — 1820 м участок (4-5) — 1640 м. участок (5-6) -1500 м. участок (6-7) -1940 м. участок (7-1) — 1000 м. участок (7-4) — 2000 м

1. Определение водопотребителей и расчет потребного расхода воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды населенного пункта и предприятия

1.1. Определение водопотребителей

При проектировании водопроводов в первую очередь следует определить то количество воды, которое водопровод должен подать. Объединенный водопровод должен обеспечить расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в жилых зданиях, водопотребление в общественных зданиях, расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений, на работу фонтанов, хозяйственно-питьевое потребление на предприятиях, водопотребление на промышленные нужды предприятия, расход воды на цели пожаротушения в поселке и на промышленном предприятии. Рис. 1.1. Схема хозяйственно-противопожарного водопровода поселка и предприятия. 1 — санитарная зона артезианских скважин; 2 — резервуары чистой воды; 3 — камера переключения; 4 — насосная станция II подъема; 5 — водопроводы; 6 — водонапорная башня; 7 — водопроводная сеть поселка; 8 – предприятие.

1.2 Расчет требуемого расходов воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды

Определение водопотребления начинаем с поселка, поскольку он является основным потребителем. В соответствии с СП 31.13130.2012 [5], п. 5.1, табл. 1 норму водопотребления на одного человека принимаем 250 л/сут. Суточный расход , где qж — удельное водопотребление на одного жителя, принимаемое по табл. 1 [4]; Nж — расчетное число жителей. Суточный расход с учетом водопотребления на нужды промышленности, увеличивается на 10-15 % (п. 5.1, примечание 2 [5]), принимаем: , Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления определяется по формуле , где Kcyт.max — коэффициент суточной неравномерности водопотребления определяется по п. 5.2 [5]. Kcyт.max=1,1 1,3 .Kсут.max учитывает уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, Kсут..max=1,1. Расчетный часовой максимальный расход воды определяем по формуле: , где Kч..max- коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется из выражения: Kч.max= maxmax = 1,2  1,17 = 1,404, где -коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается по п. 5.2[5]. Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением, max=1,2; max — коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте принимается по табл. п. 5.2 [5] = 1,17. По приложению 3 методических указаний принимаем Kч.max= 1,4. Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды для общежития с общими душевыми определяется по формуле: , где qоб.зд- норма расхода воды потребителями в сутки для общежития с общими душевыми принимается по приложению А, таблица А3 [4], принимаем 90 л/сут.; Nиз — количество измерителей (согласно заданию 600 мест). Общий расход воды по поселку . В соответствии п.5.4 [5], приложению А табл. А3 [4] и согласно задания, норму водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека в смену принимаем qн.х-п = 25 л/(см. чел). Водопотребление в смену: где qн.х-п — норма водопотребления на одного человека в смену, Nсм. — количество работающих в смену (по заданию). Суточное водопотребление: , где nсм.- количество смен (по заданию). Количество воды на пользование душем в бытовых помещениях промышленных предприятий определяется по формулам: Расход воды на душевые в смену: где  = 1 ч. — продолжительность действия душа после смены; 0,5 м3/ч — норма расхода воды через душевую сетку; Nс — количество душевых сеток, шт., определяется по формуле: , где Ncм. — количество рабочих в смену (по заданию). Одной душевой сеткой в течение часа, исходя из санитарных норм, пользуются 5 человек. Суточное водопотребление на душ , где nсм. — количество смен (по заданию — 3). Расход воды на производственные нужды предприятия принимается по заданию , который распределяется равномерно по часам смены. Принимаются восьмичасовые смены с 8 до 16 ч. – первая смена, с 16 до 24 – вторая смена, с 24 до 8 ч. – третья смена. Часовой расход воды: Суточное водопотребление на производственные нужды: Суммарный расход воды по предприятию за сутки Общий расход воды по поселку и предприятию за сутки: . Составляем таблицу суммарного водопотребления по часам суток (табл. 1.3). Пояснение к табл. 1.3. В графе 1 приведены часовые промежутки от 0 до 24 ч. В графе 2 — расход воды поселком по часам суток в процентах от суточного водопотребления согласно приложению 3 при Кч = 1.4. В графе 3 — расход воды поселком на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток в м3. В графе 4 — расход воды на хозяйственно-питьевые нужды общественного здания (в нашем примере – общежитие с общими душевыми) по часам суток в процентах от суточного расхода. Распределение расходов воды по часам суток принято по приложению 3 для общежития с общими душевыми. В графе 5 — количество воды в м3, расходуемое общежитием с общими душевыми на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час суток. В графе 6 — расход на хозяйственно-питьевые нужды предприятия по часам смены в процентах от сменного расхода воды. Распределение расхода воды по часам смены принято по приложению 4 при Кч = 3,0. В графе 7 — количество воды в м3, расходуемое предприятием на хозяйственно-питьевые нужды за каждый час смены. В графе 8 — расход воды на работу душа, который учитывается в течение часа после работы каждой смены (например, первая смена заканчивается в 16 ч., душ работает с 16 до 17 ч.). В графе 9 — расход воды на производственные нужды, равномерно распределен по часам смены ( , продолжительность смены 8 ч.) В графе 10 — сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в м3. В графе 11, сумма расходов всех потребителей в определенный час суток в процентах от суммарного суточного расхода. При составлении таблицы необходимо для контроля суммировать числа стоящие в столбцах, например, сумма чисел в столбце 3 должна быть равна Q и т.д. Таблица 1.3 — Водопотребление по часам суток в поселке и промышленном предприятии Из табл. 1.3 видно, что по поселку и предприятию наибольшее водопотребление происходит с 8 до 9 ч., в это время на все нужды воды расходуется 773,49 м3/ч или

1.3. Определение расчетных расходов воды на пожаротушение

Расчетные расходы воды для наружного пожаротушения в населенных пунктах и на промышленных предприятиях определяются по СП 08.13330.2009 с Изменением № 1, утв. Приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 640, пп. 5.1 — 5.18, 6.1 — 6.2. Для внутреннего пожаротушения по СП 10.13330.2009 с Изменением № 1 утв. Приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 641, пп. 4.1. При количестве жителей 38000 человек принимаем два одновременных пожара (п. 5.1, табл. 1 [6]) при пятиэтажной застройке с расходом воды 25 л/с на один пожар =2·25=50 л/с Расход воды на внутреннее пожаротушение в поселке, при наличии общежития с общими душевыми, согласно [3], п. 4.1.1, табл. 1. принимаем равным 2,5л/с, (две струи производительностью 2,5 л/с). =2·2,5=5,0 л/с Согласно п. 5.3, табл. 4 [6], при ширине здания 61 м, категории Б, II степени огнестойкости, классом конструктивной пожарной опасности зданий С0, расчетный расход воды для здания объемом 38 тыс. м3 =20 л/с., для здания объемом 180 тыс. м3 = 40 л/с., для здания объемом 300 тыс. м3 =50 л/с. Так как площадь территории предприятия 158 га, то в соответствии с п.6.1[6] принимаем два одновременных пожара, =90 л/с. Согласно [3], п. 4.1.1, табл. 2 расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение в первом производственном здании предприятия принимаем из расчета двух струй производительностью 5 л/с каждая, тогда , во втором производственном здании предприятия принимаем из расчета двух струй производительностью 5 л/с каждая, тогда , в третьем производственном здании предприятия принимаем из расчета трех струй производительностью 5 л/с каждая, тогда . Таким образом, Q_пож^пос=Q_(пож.нар)^пос+Q_(пож.вн)^пос=50+5,0=55,0 л/с Q_пож^пр=Q_(пож.нар)^пр+Q_(пож.вн)^пр=90+25,0=115,0 л/с Согласно СП 8.13130.2009, п. 6.2 расход воды при числе жителей в поселении более 25 тыс. чел. следует определять как сумму необходимого большего расхода (на территории предприятия или в поселении) и 50% потребного меньшего расхода (на предприятии или в поселении) Q_пож^нар=115+0,5∙55,0=142,5 л/с 2. Гидравлический расчет водопроводной сети поселка. Общий расход воды в час максимального водопотребления составляет 214,86 л/с, в том числе сосредоточенный расход предприятия равен 18,55 л/с, а сосредоточенный расход общественного здания 1,02 л/с. Рис. 3.1. Расчетная схема водопроводной сети 1. Определим равномерно распределенный расход 2. Определим удельный расход: 3. Определяем путевые отборы: Результаты заносим в таблицу: Путевые расходы Рис. 3.2. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами 6. Выполним предварительное распределение расходов воды по участкам сети. Сделаем это сначала для водопроводной сети при максимальном хозяйственно-производственном водопотреблении (без пожара). Выберем диктующую точку, т.е. конечную точку подачи воды — точку 5. Предварительно наметим направления движения воды от точки 1 к точке 5 (направления показаны на рис. 3.2). Потоки воды могут подойти к точке 5 по трем направлениям: первое — 1-2-3-4-5, второе — 1-7-4-5, третье — 1-7-6-5. Принимаем q1-2=100 л/с, тогда q1-7=Qпос.пр.-q1-q1-2=214,86-15,49-100=99,37 л/с; Принимаем q7-4=15 л/с, тогда q7-6= q1-7-q7-q7-4=99,37-42,50-15=41,88 л/с; q2-3=q1-2-q2=100-12,47=87,53 л/с; q3-4=q2-3-q3 =87,53-22,27=65,26 л/с; q4-5=q7-4+q3-4-q4=15+65,26-46,97=33,29 л/с; q6-5=q7-6-q6=41,88-29,59=12,28 л/с; Проверка q5= q4-5 + q6-5=33,29+12,28=45,57 л/с. Схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами в обычное время показана на рис. 3.2. Рис.3.3. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при хозяйственно-производственном водопотреблении. Водопроводная сеть с диаметрами, определенными по экономическому фактору и расходам в обычное время (без пожара), кроме того, должна обеспечивать подачу воды для пожаротушения. При пожаре водопроводная сеть должна обеспечивать подачу воды на пожаротушение при максимальном часовом расходе воды на другие нужды за исключением расходов воды на душ, поливку территории и т.п. Для водопроводной сети, показанной на рис. 3.2, расход воды для пожаротушения следует добавить к узловому расходу в точке 5, где осуществляется отбор воды на промышленное предприятие и которая является наиболее удаленной от места ввода (от точки 1), т.е. q5=q’5+Qпож.рас.-qдуш. Так как наибольшее водопотребление составит с 8 до 9 часов, то расход воды на душ не учитываем. Расход воды: 8. Добавим к узловым расходам сосредоточенные расходы. К узловому расходу в точке 5 добавляется сосредоточенный расход предприятия и расход воды для пожаротушения, а в точке 3 — сосредоточенный расход общественного здания. Тогда Q5 = 179,32 л/с, Q3 = 22,27 л/с. Величины узлов расходов показаны на рис. 2.5. c учетом сосредоточенных расходов qузл = 348,61 л/с. Рис.3.4. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми расходами при пожаре. Принимаем q1-2=165 л/с, тогда q1-7=Qпос.пр.-q1-q1-2=348,61-15,49-165=168,12 л/с; Принимаем q7-4=50 л/с, тогда q7-6= q1-7-q7-q7-4=168,12-42,50-50=75,63 л/с; q2-3=q1-2-q2=165-12,47=152,53 л/с; q3-4=q2-3-q3 =152,53-22,27=130,26 л/с; q4-5=q7-4+q3-4-q4=50+130,26-46,97=133,29 л/с; q6-5=q7-6-q6=75,63-29,59=46,03 л/с; Проверка q5= q4-5 + q6-5=133,29+46,03=179,32 л/с. Расчетная схема водопроводной сети с узловыми и предварительно распределенными расходами при пожаре показана на рис. 3.5. Рис.3.5. Расчетная схема водопроводной сети с предварительно распределенными расходами при пожаре. 9. Определим диаметры труб участков сети. Для стальных труб Э = 1,0. По экономическому фактору и предварительно распределенным расходам воды по участкам сети при пожаре по приложению 5 определяются диаметры труб участков водопроводной сети: d1-2 = 0,400 м; d2-3 = 0,400 м; d3-4 = 0,400 м; d4-5 = 0,400 м; d5-6 = 0,250 м; d6-7 = 0,300 м; d4-7 = 0,250 м; d1-7 = 0,450 м. Таблица 2.6 Увязка сети хозяйственно-производственном водопотреблении при пожаре. Как видно из табл. 2.6 положительные результаты (величина невязки в каждом кольце должна быть менее 1м) достигнуты после третьего исправления. Потоки воды от точки 1 к точке 5 (диктующей точке), как видно по направлениям стрелок, могут пойти по трем направлениям: первое — 1-2-3-4-5, второе — 1-7-4-5, третье — 1-7-6-5. Средние потери напора в сети можно определить по формуле: Таблица 2.7 Увязка сети хозяйственно-производственном водопотреблении до пожара.

3. Определение режима работы НС-II.

Выбор режима работы насосной станции второго подъема (НС-II) определяется графиком водопотребления (рис. 1.2.). В те часы, когда подача НС-II больше водопотребления поселка, избыток воды поступает в бак водонапорной башни (ВБ), а в часы, когда подача НС-II меньше водопотребления поселка, недостаток воды поступает из бака ВБ. Для обеспечения минимальной емкости бака график подачи воды насосами стремятся максимально приблизить к графику водопотребления. Однако частое включение насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и отрицательно сказывается на электроаппаратуре управления насосными агрегатами. Установка большой группы насосов с малой подачей приводит к увеличению площади НС-II, а КПД насосов с малой подачей ниже, чем КПД насосов с большей подачей. При любом режиме работы НС-II подача насосов должна обеспечить 100 % потребления воды поселком. Принимаем двухступенчатый график работы НС-II с подачей каждым насосом 2,5 % в час от суточного водопотребления. Тогда один насос за сутки подаст 2,5 • 24 = 60 % суточного расхода воды. Второй насос должен подать 100 — 60 = 40 % суточного расхода воды и его надо включать на 40/2,5 = 16 ч. Для определения регулирующей емкости бака водонапорной башни составим таблицу. Таблица 4.1. Емкость бака башни получилась равной 1,62 + |-3,25| = 4,87 % от суточного расхода воды. При выполнении курсового проекта рекомендуется проанализировать несколько режимов работы НС-II. Так, для приведенного графика водопотребления определим регулирующую емкость бака для ступенчатого режима работы НС-II с подачей, например, по 3% суточного расхода воды каждым насосом. Один насос за 24 часа подаст 3*24=72% суточного расхода. На долю второго насоса придется 100-72=28% и он должен работать 28/3=9,33ч. Второй насос предлагается включать с 8 до 17 час.20 мин. Этот режим работы НС-II показан на графике штрихпунктирной линией. Регулирующая емкость бака (графы 7,8,9,10 табл.5.1) будет равна 4,72+-5,47=10,19%, т.е. при этом режиме необходимо емкость бака водонапорной башни большего объема и окончательно выбираем режим работы НС-II по первому варианту.

4. Гидравлический расчет водоводов.

Цель расчета — определить потери напора при пропуске расчетных расходов воды. Водоводы рассчитываются на два режима работы: на пропуск хозяйственно-питьевых, производственных расходов и расходов на пожаротушение. Задано, что водоводы проложены из стальных труб и длина водоводов от НС-2 до водонапорной башни 550 м. Учитывая, что принят неравномерный режим работы НС-II с максимальной подачей насосов Р = 2,5 + 2,5= 5 % в час от суточного водопотребления, расход воды, который пойдет по водоводам, будет равен: Q’вод = (Qобщсут • P) / 100 Q’вод = (13026,25 • 5) / 100 =651,31м3/ч (180,92л/с) Так как водоводы следует прокладывать не менее чем в две нити, то расход по одному водоводу равен: Qвод = Q’вод / 2 = 180,92 / 2 = 90,46 л/с При значении Э-1,0 из приложения 4 определяем диаметр водоводов. dвод = 0,300м Скорость воды водоводы определяется из выражения V= Q/ω где ω = п dр 2 /4 – площадь живого сечения водовода. ω = 3,14*0,3112 /4 = 0,08 При расходы Qвод = 90,46 л/с скорость движения воды в водоводе с расчетным диаметром 0,311 м будет равна: V = 90,46*10-3/0,08 = 1,19 м/с Потери напора определяется по формуле: h = ilвод = (А1 / 2 g ) (А0 + C/V)m / dm+1p V2lвод Для стальных труб с внутренним пластмассовым или полимерцементным покрытием, нанесенным методом центрифугирования (приложение 6 методических указаний): m = 0,19 ; А1 / 2 g = 0,561 * 10-3 ; C = 3,51 ; А0 = 1. Потери напора в водоводах составляет : hвод = (0,561 * 10-3) (1 + 3,51/1,19)0,19 / 0,3111,19 1,192550 = 2,28м hвод = 2,28 м. Общий расход воды в одной линии водоводов в условиях пожаротушения: Qвод. пож. = 348,61 / 2 = 174,30 л/с При значении Э-1,0 из приложения 4 определяем диаметр водоводов. dвод = 0,450м dр = 0,466м При этом скорость движения воды в трубопроводе: V = 4*0,17430/(3,14*0,4662) = 1,02м/c; Потери напора в водоводах при пожаре составляет : hвод пож = (0,561 * 10-3) (1 + 3,51/1,02)0,19 / 0,4661,19 1,022550 = 1,06 м hвод. пож = 1,06 м Потери напора в водоводах (hвод, hвод.пож ) будут учтены при определении требуемого напора хозяйственных и пожарных насосов.

5. Расчет водонапорной башни.

Водонапорная башня предназначена для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды и создания требуемого напора в водопроводной сети.

5.1. Определение высоты водонапорной башни.

Высота ВБ определяется по формуле: Hвб = 1,1hс + HСВ + zАТ — zВБ где 1,1 — коэффициент, учитывающий потери напора на местных сопротивлениях (п.4 приложение 11 [12]). hс —потери напора в водопроводной сети при работе ее в обычное время; zАТ, zВБ — геодезические отметки диктующей точки и в месте установки ВБ; HСВ — минимальный напор в диктующей точке сети при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание, согласно п. 4.4 СП 8.13130.2009 должен быть равен HСВ = 10 + 4(n -1), где n — число этажей. n = 5 hс = 2,66 м (см. п. 3.) HСВ = 10 + 4(5 — 1) = 26 м zАТ — zВБ = 64 — 55 = -9 м Hвб = 1,1 • 2,66 + 26 — 9 = 19,926 м

5.2. Определение емкости бака водонапорной башни.

Емкость бака ВБ равна: (п. 9.1. [6]) WБ = Wрег + Wнз где Wрег — регулирующая емкость бака; Wнз — объем неприкосновенного запаса воды, величина которого определяется в соответствии с п. 9.5 СП 8.13130.2009 из выражения: Wнз = Wнз.пож10мин + Wнз.х-п10мин где Wнз.пож10мин — запас воды необходимый на 10-минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожара; Wнз.х-п10мин — запас воды на 10 минут, определенный по максимальному расходу воды на хозяйственно-питьевые нужды. Регулирующий объем воды в емкостях (резервуарах, баках) ВБ должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды. В данном случае определен график водопотребления и предложен режим работы НС-II, для которого регулирующая емкость бака ВБ составила К = 4,87 % от суточного расхода воды в поселке (см. раздел 3). Wрег = (КQсутобщ)/100 где Qсутобщ =13026,25 м3/сут Wрег = (4,87 • 13026,25) / 100 = 634,38 м3 Так как наибольший расчетный расход воды требуется на тушение одного пожара на предприятии, то Wнз.пож10мин =Qпрпож • 10 • 60 1000 Wнз.пож10мин = (50+15) • 10 • 60 / 1000 = 39 м3 Wнз.х-п10мин =Qпос.пр • 10 60 Согласно таблице 4. Wнз.х-п10мин = 741,99• 10 / 60 = 123,67 м3 Таким образом: Wнз = 123,67 + 39 = 162,67м3 WБ = 634,38+ 162,67= 797,04 м3 По приложению 7 принимаем типовую водонапорную башню с высотой 22,5 м с баком емкостью WБ = 800м3 Зная емкость бака, определим его диаметр и высоту. ДБ = 1,24 ДБ = 1,5 НБ ДБ = =11,51м НБ = 11,51 / 1,5 = 7,67 м

6. Расчет резервуаров чистой воды.

Резервуар чистой воды предназначен для регулирования неравномерности работы насосных станций I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения: Wрч = Wрег + Wнз Регулирующая емкость резервуара чистой воды (РЧВ) может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов. Режим работы НС-I обычно принимается равномерным, т.к. такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС-I и сооружений для очистки воды. При этом НС-I, также как НС-II, должна подавать 100 % суточного расхода воды в поселке, следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24 = 4,167 % от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-II приведен в разделе 5. Рис 6.1 Режим работы НС-II и НС-I Wрег = (5 – 4,167 ) • 16 = 13,3 % Wрег = (4,167- 2,5 ) • 5 + (4,167 — 2,5 ) • 3 = 13,3 % Суточный расход воды 13026,25 м3, регулирующий объем резервуара будет равен: Wрег = 13026,25 • 13,3 / 100 = 1732,49 м3 Неприкосновенный запас воды Wнз в соответствии с п. 9.3[6] определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов, а также специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и других не имеющих собственных резервуаров) и обеспечения максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения. Wнз = Wнз.пож + Wнз.х-п При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуары осуществляется системами водоснабжения I и II категорий по степени обеспеченности подачи воды, т.е. Wнз = ( Wнз.пож + Wнз.х-п ) — Wнс-I Wнз.пож = Qпож.рас •τт 3600 1000 где τт = 2 ч — расчетная продолжительность тушения пожара (п. 6.3[6]). Wнз.пож = 142,5 • 2 • 3600 / 1000 = 1026,0 м3 При определении Qпос.пр не учитываются расходы на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии, а также расход воды на поливку растений в теплицах, т.е. если расходы воды попали в час максимального водопотребления, то их следует вычесть из общего расхода воды. Если при этом Q’хоз.пр окажется ниже чем водопотребление в какой либо другой час, когда душ не работает, то максимальный расход воды для другого часа следует принимать в соответствии с графой 10 таблицы 1. Q’пос.пр = 741,99 м3/ч, Wнз.х-п = Q’пос.пр • τт = 741,99• 2 =1483,99 м3 Во время тушения пожара НС-I работают и подают в час 4,167 % суточного расхода, а за время τт будет подано: Wнс-I =Qобщсут • 4,167* τт 100 Wнс-I = 13026,25 • 4,167. 2 / 100 = 1085,61 Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен: Wнз = (1026,0+1483,99) – 1085,61 = 1424,38 м3 Полный объем резервуаров чистой воды: Wрчв = (1732,49+ 1424,38) = 3156,87 м3 Согласно п. 9.9[6]общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни НЗ должны быть на одинаковых отметках, при выключении одного резервуара в оставшемся должно храниться не менее 50 % НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечить возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара. Принимаем два типовых резервуара объемом 3200 м3 каждый (приложение 8 МУ, проект № 901-4-61.83). Длина, м Ширина, м Глубина, м 30 24 4,64 7. Подбор насосов для насосной станции второго подъема. Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых равна: Qхоз.нас =Qобщсут • 2,5 100 Qхоз.нас = 13026,25 • 2,5/ 100 = 325,66 м3/ч (90,46 л/с) Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле: Hхоз.нас = 1,05hвод + HВБ + НБ + ( zВБ — zНС ) где hвод — потери напора в водоводах, м; HВБ — высота водонапорной башни (см. раздел 5.1), м; НБ — высота бака ВБ, м; zВБ и zНС — геодезические отметки места установки ВБ и НС-II (см. схему водоснабжения), м; 1,05 — коэффициент, учитывающий потери напора на местных сопротивлениях. Hхоз.нас = 1,05 • 1,06 + 22,5 + 7,67 + ( 64 — 60 ) = 35,29 м Напор насосов при работе во время пожара определяется по формуле: Hпож.нас = 1,05( hвод.пож + hс.пож ) + Hсв + ( zДТ — zНС ) где hвод.пож и hс.пож — потери напора в водоводах и водопроводной сети соответственно, при пожаротушении, м; Hсв — свободный напор у гидранта, расположенного в диктующей точке, м. Для водопроводов низкого давления Hсв = 10 м; zДТ — геодезические отметки диктующей точки, м Hпож.нас = 1,05(2,28 + 11,76) + 10 + (55- 60) = 19,74 м Выбор типа НС-II (низкого или высокого давления, зависит от соотношения требуемых напоров при работе водопровода в обычное время и на пожаре. В нашем случае Нпож.нас-Нхоз.нас.10м, то НС-11 строится по принципу низкого давления. В обычное время работает один или группа хозяйственных насосов. При пожаре включается в работу дополнительный насос с таким же напором, что и хозяйственные насосы, обеспечивающим подачу расхода воды на пожаротушение. От типа насосной станции зависит устройство камер переключения Выбор марок насосов выполнен по сводному графику полей Q — H (приложение 9 и 10). Предложенные насосные агрегаты обеспечивают минимальную величину избыточных напоров, развиваемых насосами при всех режимах работы, за счет использования регулирующих емкостей, регулирования числа оборотов, изменением числа и типа насосов, обрезки и замены рабочих колес в соответствии с изменением условий их работы в течении расчетного срока. При определении количества резервных агрегатов надо учитывать, что количество рабочих агрегатов включаются пожарные насосы. В насосных станциях высокого давления при установке специальных пожарных насосов следует предусматривать один резервный пожарный агрегат. Расчетные значения подачи и напора, принятые марки и количество насосов, категория насосной станции приведены в таблице 9.1. Таблица 9.1.  

Заключение

В курсовом проекте произведен расчет объеденного трубопровода. Определены: среднесуточный расход воды по населенному пункту – 12071,5 л/сут, среднесуточный расход воды по предприятию – 954,75 л/сут, суммарный расход по поселку и предприятию – 13026,25 л/сут. Произведен гидравлический расчет водопроводной сети, при двух режимах: максимальном хозяйственно-производственном и при пожаре. В результате гидравлического расчета определены диаметры участков трубопровода. На основе расчетов водопотребления подобраны элементы хозяйственно-противопожарного трубопровода, а именно: выбрана водонапорная башня, подобран резервуар чистой воды, подобраны насосы для насосной станции второго подъема, которая работает в двухступенчатом режиме. В данном курсовом проекте систематизировали, закрепили и углубили знания в области противопожарного водоснабжения, укрепили навыки самостоятельной работы с литературными и нормативными источниками. В процессе выполнения курсового проекта мы получили полное представление об устройстве водопроводной сети, ее трассировке, деталировке и гидравлическому расчету, об определении расчетных расходов воды, а также об устройстве и расчете запасных и регулирующих емкостей, насосных станций.

Список использованной литературы

1. Ю.Г. Баскин, В.В. Подмарков, А.М. Филановский, Е.С. Иванова, Н.Н. Дмитриев, А.А. Пермяков Противопожарное водоснабжение. Учебное пособие. 2016. 2. СП 08.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности» (утв. и введен в действие приказом МЧС России от 25 марта 2009 г. № 178) с изменениями (утв. приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 640). 3. СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности» утв. и введен в действие приказом МЧС России от 25 марта 2009 г. № 180) с изменениями (утв. приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 641). 4. СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85*» (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 29 декабря 2011 г. № 626). 5. СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84» (утв. приказом Министерства регионального развития РФ от 29 декабря 2011 г. № 626). 6. СП 8.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.- 17 с.