Водопостачання цехів переробки та об’єктів сільськогосподарського призначення

Водопостачання цехів переробки та об’єктів сільськогосподарського призначення

Міністерство освіти і науки України

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кафедра теплоенергетики

Розрахункова робота

з предмету: Гідравліка та сільськогосподарське водопостачання

тема: Водопостачання цехів переробки та об’єктів сільськогосподарського призначення

Київ, 2012

Умова завдання

Масштаб 1: 15000.

Схема І - свинарник 200 свиноматок з поросятами, схема ІІ - свинарник для годівлі 300 голів , схема ІІІ - бійня свиней (10 голів за зміну), схема ІV - консерваційний цех для виготовлення компоту з яблук (3000 умовних банок за зміну).

Труби чавунні ненові: L = 650 м, h_c = 54 м, Z_c = 75 м.

Розрахунок споживання води

Споживачами води є такі основні групи: населення, тваринництво, виробничі процеси, гасіння пожежі. Потреба у воді кожної групи споживачів характеризується нормами споживання води. Для населення,тваринництва. Тобто це об’єм води, що споживаються за рік, відповідно одним жителем або твариною за добу в літрах. Норма споживання води у виробничих процесах - об’єм води в літрах, що витрачається на виготовлення одиниці продукції або необхідний для роботи, ремонту та обслуговування виробничого обладнання. Середньодобове споживання води різних споживачів протягом року визначається за формулою

Q_{доб. сер} = 

де - кількість споживачів води даної групи;

 - норма споживання води цією групою.

Q_{доб. сер} = 200*60 = 12000 л. = 12 м³ - свиноматки з поросятами;

Q_{доб. сер} = 300*15 = 4500 л. = 4, 5 м³ - свинарник на відгодівлі;

Q_{доб. сер} = 10*25 = 250 л. = 0, 25 м³  - бійня свиней;

Q_{доб. сер} = 3000*3 = 9000 л. = 9 м³ - консервний завод.

Максимальне добове споживання води кожною групою споживачів визначається за формулою

Q_{доб. max} = K_{доб. max} Q_{доб. сер}

де  K_{доб. max} = 1,1…1,3 - коефіцієнт добової нерівномірності споживання води. 

Q_{доб. max} = 1, 3*12 = 15, 6 м³ - свиноматки з поросятами;

Q_{доб. max} = 1, 3*4, 5 = 5, 85 м³ - свинарник на відгодівлі;

Q_{доб. max} = 1, 3*0, 25 = 0, 325 м³ - бійня свиней;

Q_{доб. max} = 1, 3*9 = 11, 7 м³ - консервний завод.

Добові максимальні витрати споживачами всіх груп визначається в таблиці за допомогою додатку.

Визначаю діаметри ділянок трубопроводів та втрати напору на них. Діаметри трубопроводів визначаються в залежності від граничних швидкостей або витрат (додаток). Втрати напору визначаю за формулою

h_і = Θ Q_і²k

де L_і - довжина і ділянки трубопроводу

K_і - модуль витрат і ділянки трубопроводу

Θ - поправка на ступінь турбулентності потоку при температурі води 10°С;

Q_і - витрата і ділянці трубопроводу;

k - коефіцієнт який враховує втрати напору в місцевих опорах трубопроводу.

Втрати напору в місцевих опорах враховується збільшенням втрат по довжині на 5…10 %. Коефіцієнт Θ вибирається в залежності від швидкості руху рідини (додаток). Швидкість руху рідини визначаю за формулою:

V = 1.27

V _{1 - Ι} = 1.27   = 0, 73 м/с

V _{1 - ΙΙ} = 1.27   = 0, 67 м/с

V _{ВБ - 1}= 1.27   = 0, 92 м/с

V _{2 - ΙV} = 1.27   = 0, 90 м/с

V _{2 - ΙΙΙ} = 1.27   = 0, 11 м/с

V _{ВБ - 2} = 1.27   = 0, 80 м/с

Визначення характеристик водонапірної башти

Водонапірні башти забезпечують більш рівномірну роботу насосних станцій, підвищують надійність системи водопостачання та сприяють забезпеченню безперебійної її роботи. Вони дозволяють зменшити діаметр та вартість водоводів і магістралей розподільчої мережі.

В сільській місцевості широко використовуються сталеві башти А.А. Рожновського.

Визначаю втрати напору від ВБ до віддалених об’єктів

_ВБ-Ι = h_ВБ-Ι + h_1-Ι = 2, 0 + 2,16 = 4, 16 м

h_ВБ-2 = h_ВБ-2 + h_2-ΙΙΙ = 3, 0 + 2,1 = 5, 1 м

Визначаю висоту водонапірної башти

H_Б = Z_A + H_n + - Z_Б

де Z_A і Z_Б - відповідно геодезичні відмітки диктуючої точки А та місця встановлення водонапірної башти Б;

H_n - вільний напір (при одноповерховій забудові H_n = 10 м);

 - втрати напору в трубопроводах від диктуючої точки А до водонапірної башти.

H_Б = 81, 5 + 10 +5, 1 - 82, 3 = 14, 2 м

Вибираю стандартну висоту ВБН_Б = 15м. із додатка

W_з - запас води, що забезпечує протягом 10 хвилин одночасну подачу протипожежної та максимальної годинної витрати води в добу максимального споживання

_з = (Q_{год max} + Q_пож)/6 = (18, 04 +18)/6 ≈ 6 м³

де Q_{год max} = 18, 04 м³ - вибирається із таблиці 1.

Q_пож = 5 л/с = 18 м³/год - додаток.

W_р - регулюючий об’єм водонапірної башти.

W_р = (0, 02…0, 05) W_{доб max} = 0, 02*239, 2 = 4, 78 м³

Об’єм водонапірної башти визначається за формулою

_б = β (W_р+W_з)

де β = 1, 2…1, 3 - коефіцієнт запасу, що відповідає повторно - короткочасному режиму роботи насосів;

_б = 1, 2(4, 78 + 6) = 12, 9 м³

Вибираю типову башту 901-5-14/70 об’ємом W_m = 15 м³ та висотою 9 м із додатка

Після чого уточнюю регулюючий об’єм водонапірної башти

_р = W_m - W_з

де W_m - об’єм типової башти.

W_р = 15 - 6 = 9 м³

Далі визначаю подачу занурюваного насоса

_Н = Q_{год max} + Q_пож = 18, 04 +18 = 36, 04 м³/год

де Q_{год max} = 18,04 м³ - вибирається із таблиці 1.

_пож = 5 л/с = 18 м³/год - додаток.

Визначаю діаметр водогону

d = 1, 13  = 1, 13  =0, 0904 м = 90, 4 мм.

Вибираю діаметр водогону за додатком d = 100 мм

К² =3192(л/с²)

споживання вода трубопровід башта

Визначаю швидкість руху рідини в водогоні

V =1.27  = 1.27  = 1, 27 м/с

Визначаю втрати напору в водогоні

h_і = Θ   Q_і² k =1* * 14² *1, 1 = 43, 9 м

Визначаю необхідний напір насоса

де h_c - відстань від горловини свердловини до динамічного рівня води в свердловині

В залежності від подачі Q_Н та напору H_n вибираю насос ЭЦВ8-40-60

Визначаю гідравлічну характеристику водогону

h_і = 1, 1*   *5² *1,1 = 6, 1 м.

V =1.27  = 0, 63 м/с

h_і = 1*   *10² *1,1 = 22, 4 м

V =1.27  = 1, 27 м/с

h_і = 0, 97*   *15² *1,1 = 48, 9 м

V =1.27  = 1, 9 м/с

Визначаю робочі параметри насоса за точкою перетину гідравлічної характеристики водогону та робочої характеристики насоса.

З графіка видно, що Q_Н = 10,5 л/с = 37,5 м³/год

Визначаю тривалість роботи насоса в добу максимального споживання води

T = W_max/Q_н = 239, 2/37, 5 = 6, 4 год.

Визначаю частоту вмикань насоса протягом доби максимального споживання води. У відповідності з побудованим графіком насос вмикається 12 разів на добу і середнє число вмикань за годину не перевищує норми.

1-Графік споживання води

-Графік подачі води насосом при його безперервній роботі

3-Графік подачі насосом при його автоматичній роботі

Використана література

1. Василенко В. Є. « Методичні вказівки для виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни « Гідравліка та сільськогосподарське водопостачання »