Напор, создаваемый насосом, определяется по формуле

4. Напор, создаваемый насосом, определяется по формуле

H насоса≥Нвс+Нн+Нб+∑h

где H насоса напор, создаваемый насосом, м;

Нвс - высота всасывания, м;

Нн - высота нагнетания, м;

Нб -высота бака, м;

∑h -сумма потерь напора на всасывающей и нагнетательной линиях, м;

∑h=∑h'+∑h'',

где ∑h'- сумма потерь напора по длине всасывающего и

нагнетательного трубопровода, м;

∑h''- местные потерн напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

5. Высота нагнетания водонапорного бака (резервуара) выбирается из расчета Нн≥Нсвн+∑h1±Нг, (7) где Нсвн величина свободного напора, м;

Нг - геометрическая разность нивелирных отметок, м;

∑h1- сумма потерь напора в разводящем трубопроводе, м;

∑h1=∑h'1+∑h''1,

где ∑h'1 -сумма потерь напора по длине разводящего трубопровода, м;

∑h''1-сумма местных потерь напора в разводящем трубопроводе, м.

Местные потери напора в сети составляют 5... 10% от величины потерь на трение по длине (эти данные используются в практических расчетах), а потери напора по длине определяются по формуле

h j=i* ℓ j,

где h j - потери напора на конкретном участке. м;

ℓ j - длина конкретного участка, м:

i - гидравлический уклон в метрах (потери капора на 1 м длины трубопровода).

Данные по i выбираем из таблицы (приложение Г, таблица Г.1).

Выбранные данные вместе с рассчитанным (принятым) диаметром трубопроводов и секундным расходом заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Значения диаметров, секундного расхода, 100 i и i для трубопроводов

Трубопроводы	Диаметр трубопровода d,мм	Секундный расход Qc.max. Л/С	100i. м	i, м
ℓ5	75	4,3	2,65	0,0265
ℓ6	50	2,3	6,44	0,0644
ℓ7	50	2,0	5,09	0,0509
ℓ1, ℓ2, ℓ3	75	2,7	1,11	0,0111

Тогда величина потерь напора по длине определится по формуле (8), а местные потери напора в данном расчете принимаем 10% от потерь по длине

Величина потерь напора определяется по формуле

h5= i5* ℓ5

и будет равна h5= 0,0265*630=16,7 м

Местные потери напора, составляющие 10% от потерь напора по длине трубопровода ℓ5 будут равны 1,67 м (10% от 0,5 м). Для всех других трубопроводов расчеты аналогичны. Далее расчетные данные для всех трубопроводов записываем без дополнительных пояснений.

Потери по длине Местные потери

h5= 0,0265*630=16,7 м 10% (от 0,5 м) равно 1,67 м

h6=0,0644*250=16,1 м 10% (от 15 м) равно 1,61 м

h7=0,0509*340=17,3 м 10% (от 13,65 м) равно 1,73 м

Тогда сумма потерь напора в трубопроводах дм:

ℓ5 будет равна h5 =16,7+1,67=18,37 м,

ℓ6 будет равна h6 =16,1+1,61=17,71м,

ℓ7 будет равна h7 =17,3+1,73=19,03м

Тогда сумма потерь напора в разводящем трубопроводе определится из выражения

∑h1=h5 +h6=18,37+17,71=36,08м.

Принимаем ∑h1=36,08м.

Далее по формуле (7) находим высоту нагнетания (водонапорного бака, резервуара).

Нн=8+36,08+0=44,08м.

Это значит, что дно резервуара должно быть на высоте 44,08 м.

Далее общая длина ℓ обш всасывающего ℓ1 ,ℓ2 и нагнетательного ℓ3 трубопроводов определяется по формуле

ℓобщ =ℓ1 +ℓ2 +ℓ3

Тогда определяем

ℓобщ =5 + 73 + 49= 127 м.

Тогда величина потерь напора на всасывающем и нагнетательном трубопроводах по длине и местные потери определяются:

будут равны ℓобщ =0,0111*127=1,4 м и 10% (от 1,4) равно 0,14 м .

Тогда сумма потерь напора в трубопроводе ∑h будет равна

∑h =1,4+0,14=1,54м

Далее по формуле (6) определяем напор, который должен создавать насос

Ннасоса=5+44,08+2,8+1,54=53,42 м .

Имея расчетные данные: Ннасоса=53,42 м; Q.ч насоса =9,81 м3/ч

Q.с насоса =0,0027 м3/с или 2,7 л/с. производим энергетический расчет.

Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле

где Ррасч-расчетная мощность приводного двигателя, кВт;

Р- плотность воды, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Q.с насоса – подача насоса, м3/с;

Ннасоса -полный напор насоса, м;

ηнасоса - коэффициент полезного действия насоса;

ηпередачи - коэффициент полезного действия передачи; Р =1000кг/м3; ηнасоса=0,4…0,64; ηпередачи=0,95.

Используя расчетные значения Q.с насоса , Ннасоса и принимая ηнасоса=0,4 определяем расчетную мощность

 кВт

(Число 1000 в знаменателе - переводной коэффициент для получения результата в кВт).

С учетом коэффициента запаса, мощность двигателя определится по формуле;

Рдв = Ррасч *α ,

где α - коэффициент запаса мощности; α =1,1...2,0

Принимаем α=1,3;

Рдв - мощность двигателя с учетом всевозможных перегрузок, кВт.

ТогдаPдв= 3,63*1,3 = 4,72 кВт.

С учетом всех параметров выбираем насос центробежный 3К-6

Ннасоса=54,21м; Q.ч насоса =9,81 м3/ч; Нвс=5 м; n= 2900мин-1; р=16 кВт; η=50%

Расчет потребности емкости бака (резервуара) водопорной башни

Водонапорные башни служат для создания напора в разводящей сети и для хранения: запаса, воды, необходимого для уравнения разности между подачей воды насосной станцией и расходом ее потребителями. (Иногда в резервуаре хранится пожарный запас воды). Необходимая минимальная емкость напорного бака зависит от величины суточного расхода воды хозяйством, характера расходования ее по часам суток и времени работы насосной станции.

Расход воды по часам суток может быть установлен достаточно точно с учетом коэффициентов неравномерности и с учетом распорядка дня на ферме и выражаться в виде графика, представленного на рисунке 2. (График построен по исходным данным).

По известным данным Qcyт.max графика расходования воды в течение суток и режиме работы насосной станции, необходимая емкость бака определяется:

1. Методом составления расчетной таблицы.

ИЛИ

2.Методом построения интегрального графика.

1. Метод. Метод составления расчетной таблицы

Известные исходные данные:

1. Qcyт.mаx =147,18 м3/сут. Максимальный суточный расход считаем за 100%

2. График расходов по часам суток представлен на рисунке 2. Время работы насосной станции Т=15 часов в период с 5до 20 часов.

3. Qч насоса =9,81 м3/ч.

Как составляется расчетная таблица (в расчетном примере это таблица 3)

Графа 1 в таблице 3 - это часы суток, Тсуток

Графа 2 в таблице 3 - данные часового расхода в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx )

Графа 3 в таблице 3 - данные подачи воды насосом в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx )

Графа 4 в таблице 3 - алгебраическая сумма подачи воды насосом и расход воды потребителем за каждый час в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx ).

Насос работает 15 часов в сутки и подает в бак весь максимальный суточный расход, который обозначен за 100%. Значит, за каждый час работы насос подает 100%: 15 = 6,66%

По данным графы 4 не трудно определить, какое количество воды должно быть в баке к началу суток для обеспечения расхода в часы с 24 до 5 часов, когда насосная станция не работает.

Q0(количество воды на начало суток)=1,5+1,0+2,5+3,0+3,0=11%

Приняв на начало суток, количество воды в баке равным 11%, определяется остаток воды к концу каждого часа путем последовательного вычитания или прибавления данных графы 4. Полученные данные заносим в графу 5.

Таблица 3 –Данные к определению емкости бака

Часы суток	Часовой расход в процентах от Qcyт.mаx	Подача воды насосной станцией в процентах от Qcyт.mаx	Алгебраическая сумма подачи и расход воды в процентах от Qcyт.mаx	Остаток воды в баке к концу каждого часа в процентах от Qcyт.mаx
1	2	3	4	5
24-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24	1,5 1,0 2,5 3,0 3,0 4,0 4,0 5,0 6,5 6,0 8,0 4,0 8,0 4,0 4,0 5,5 2,5 5,0 6,0 7,0 3,5 3,5 1,0 1,5	- - - - - 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 6,66 - - - -	-1,5 -1,0 -2,5 -3,0 -3,0 +2,66 +2,66 +1,66 +0,16 +0,66 -1,34 +2,66 -1,34 +2,66 +2,66 +1,16 +4,16 +1,66 +0,66 -0,34 -3,5 -3,5 -1,0 -1,5	11-1,5=9,5 9,5-1,0=8,5 8,5-2,5=6,0 6,0-3,0=3,0 3,0-3,0=0 0+2,66=2,66 2,66+2,66=5,32 5,32+1,66=6,98 6,98+0,16=7,14 7,14+0,66=7,8 7,8-1,34=6,46 6,46+2,66=9,12 9,12-1,34=7,78 7,78+2,66=10,44 10,44+2,66=13,1 13,1+1,16=14,26 14,26+4,16=18,42 18,42+1,66=20,08 20,08+0,66=20,74 20,74-0,34=20,4 20,4-3,5=16,9 16,9-3,5=13,4 13,4-1,0=12,4 12,4-1,5=10,9

Максимальная величина остатка воды в баке определяет необходимую емкость бака Wб или резервуара. В данном случае она равна 20,74% или

Wб= Qcyт.mаx * 20,74/100=147,18 *20,74/100=30,5м3

2. Метод. Метод построения интегрального графика

Определение емкости бака по методу построения интегрального графика состоит в следующем. В выбранном масштабе по оси абцисс графика (рисунок 3) откладываем часы суток, а по оси ординат -суммарные часовые расходы воды в процентах от Qcyт.mаx . Нанеся точки и соединив их, получим интегральную кривую расхода воды. Так, например, для данного расчетного примера суммарные

часовые расходы воды в процентам от Qcyт.mаx будут равны

в точке 11 к концу 1 часа....1,5%

21 к концу 2 часа....1,5 + 1,0= 2,5%

З1 к концу 3 часа..2,5 +2,5 = 5%

41 к концу 4 часа.. 5,0 - 3,0 = 8,0%

51 к концу 5 часа8,0+ 3,0 = 11,0%

231 к концу 23 часа97,5+1,0 = 98,5%

241 к концу 24 часа98,5+1,5=100,0%

Далее наносим на график суммарную линию подачи воды насосом. За каждый час работы насос подает одинаковое количество воды и в данном расчетном примере работает с 7 до 19 часов. Интегральная кривая подачи воды насосом будет прямая линия (показана на графике 3).

Тогда объем бака Wб (резервуара) определится по формуле

Wб= Qcyт.mаx * (а+в)/100,

где Wб. объем бака, м3;

(а + в) - сумма двух отрезков - наибольших (определяющих расстояние по вертикали между общими кривыми), взятых по разные стороны кривой расхода воды, %. (Число 100) - проценты.

Тогда

Wб=147,18*(11+9,5)/100=30,5м3

В том случае, когда при построении интегрального графика кривые расхода и подачи не пересекаются, в формулу подставляется значение наибольшего расстояния по вертикали между кривыми расхода и подачи.

Обычно расчетную емкость Wб увеличивают на 2...3% с целью постоянного запаса воды. В том случае, если проектируется хозяйственно-пожарный водопровод, то емкость бака увеличивается на объем дополнительного пожарного запаса воды.