Определение расчетных расходов потребителей

1. Определение расчетных расходов потребителей

Расчет водопотребления сводится к определению:

расчетного (среднего за год) суточного расхода воды,

расчетного расхода воды в сутки наибольшего водопотребления,

секундного среднего расхода воды в сутки наибольшего водопотребления,

расчетного суточного расхода коммунальных предприятий, животноводческих ферм.

Каждая категория потребителей за сутки расходует воды:

Где Q _{ср. сут} - расчетное (среднее за год) суточное водопотребление, м³/сут.;

N - расчетное число однотипных водопотребителей (жители, животные, МТП и т.д.);

q - удельное водопотребление на одного потребителя (норма суточного расхода), л/сут.

Жители расходуют следующее количество воды:

тракторный парк расходует

автопарк расходует

Животные расходуют:

Общее количество:

Расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления:

 

Где К _{сут. max} - максимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления, зависит от степени благоустройства застроек, режима водопотребления по сезонам года и дням недели.

Для коммунального сектора и животноводческого комплекса принимаем К _{сут. max} » 1,3, для промышленных предприятий К _{сут. max} = 1.

Для жителей:

для тракторного парка:

для автопарка

Для животных:

Расчетный расход воды в час наибольшего водопотребления определяем по следующей формуле:

гдеK_ч. - коэффициент часовой неравномерности, который следует определять по формуле:

 

α - коэффициент, учитывающий степень благоустройства, изменяется в пределах от 1,2- 1,4; β - коэффициент, учитывающий число жителей.

Для жителей

:

Для животных:

Для автомобильного парка:

К=3

Для тракторного парка

Расчетное значение часового расхода переводим из м³/ч в л/с по формуле:

Для жителей:

Для животных:

Для автомобильного:

для тракторного:

Общее

 

Определение расчетных суточных расходов воды

Водопотребитель	Число единиц	Норма (удельное водопотребление), q л/с	Средний суточный расход воды QСР. СУТ, м³/сут	Расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления QСУТ. MAX, м³/сут
Жители	2206	13.808	441.2	573.56
Животные	333	0.087	2.331	3.03
Автомобили	78	0.406	11.7	11.7
Трактора	38	0.171	4.94	4.94

 

2. Расчет водопроводной сети 2.1 Определение расчетных расходов на участках водопроводной сети

Расчетный расход, протекающий через данный участок магистрали, складывается из транзитного расхода q_тр, идущего для питания последующих участков, путевого расхода q_п, отдаваемого каждым участком потребителям, и сосредоточенного (узлового) расхода q_соср, забираемого непосредственно в узле:

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 åq_{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 Dh:

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.