Расчёт водоснабжения поселка
И расчёт насосной установки
Выполнил:
Студент 2 курса
ф-та механизации
с/х 8 группы
Смирнов А.В.
Принял:
Иванова М.А.
Кострома 2011
Содержание:
Введение 3
Перечень условных обозначений 4
Исходные данные 5
Расчет водоснабжения поселка 6
1. определение расчетных расходов 6
2. расчет и увязка кольцевого участка 7
2.1. определение расчетных расходов на участках
водопроводной сети 7
2.2. распределение воды в кольце 8
2.3. определение диаметра труб, скорости и потерь 9
2.4. увязка кольцевого участка цепи 10
3. расчет магистрали 10
4. определение высоты и емкости водонапорной башни 12 5. расчет простых и сложных ответвлений 13
Расчет насосной установки 14
1. определение основных параметров насоса 14
1.1.определение производительности насоса 14 1.2.определение напора 14 1.3. определение потерь напора 14
2. выбор насоса для насосной установки 17
3. определение рабочей точки насоса 17
4.определение параметров обточки колеса и мощности насоса. Выбор электродвигателя. 19
Список литературы 20
Введение
Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и механического движения жидкости, разрабатывающая методы применения этих законов для решения задач инженерной практики. Название “гидравлика” греческого происхождения, от слов “хюдор” – вода и “аулос” – труба, желоб, что значит “течение воды по трубам”. Она охватывает вопросы движения воды не только в трубах, но и в открытых руслах (каналах, реках), в гидротехнических сооружениях и различных гидравлических системах. Гидравлика опирается на такие науки, как высшая математика, физика, теоретическая механика, начертательная геометрия и в некоторой степени сопротивление материалов. Главнейшие области применения гидравлики – мелиорация и водное хозяйство, гидротехника, гидроэнергетика, водоснабжение и канализация, машиностроение и т. д.
Водоснабжение – это комплекс инженерно-технических и организационных мероприятий, направленных на обеспечение хозяйственно-питьевых, бытовых и культурных нужд населения, а так же на обслуживание животных, машин и механизмов, полив растений и обеспечение оптимального водно-биологического режима. При этом на всех объектах учитываются потребность в воде на тушение пожара и т.д.
Перечень условных обозначений:
Qср.сут - среднесуточное потребление воды, м3/сут;
Qмакс.сут - расход воды в сутки с максимальным водопотреблением, м3/сут;
Qср.ч - среднечасовое потребление воды, м3/ч;
Qмакс.ч - расход воды в час наибольшего водопотребления, м3/ч;
qуд - удельный путевой расход, л/(с*м);
qк - количество воды, входящей в кольцевой участок, л/с;
qпож - расход воды на противопожарные нужды, л/с;
qпут - путевой расход, л/с;
Kсут - коэфф. суточной неравномерности;
Kч - коэфф. часовой неравномерности;
Li-j - длина участка сети между т. т. i и j, м;
Hсв - свободный напор, м;
h - потери напора, м;
Dh - невязка кольцевого участка, м;
d - диаметр трубы, м;
V - скорость движения воды в трубе, м/с;
I - гидравлический уклон;
A - удельное сопротивление трубы, c2/м6;
Z - геодезическая отметка, м;
W - объём водонапорной башни, м3;
Hб - высота водонапорной башни, м;
Hi - напор в точке i, м;
BБ - водонапорная башня;
BС - водопроводная сеть;
1П1 - литература 1, приложение 1;
2П1 - литература 2, приложение 1.
2Т2.1 - литература 2, таблица 2.1.
hВС - потери напора на линии всасывания,м;
hНГ - потери напора на линии нагнетания,м;
r - плотность жидкости, кг/м3;
LВС, LНГ - длина линий всасывания и нагнетания, м;
AН - характеристика трубопроводов насосной станции, с2/м5;
ZК - уровень воды в колодце, м;
ZН - геодезическая отметка установки насоса, м;
ZБ - геодезическая отметка подошвы ВБ, м;
Д - абсолютная шероховатость, м;
n - кинематическая вязкость, м2/с;
Re - критерий (число) Рейнольдса;
Q - расход (производительность) насоса, м3/ч;
H - напор насоса, м;
h - К. П. Д. насосной установки;
l - коэфф. гидравлического сопротивления трения;
x - коэфф. местного сопротивления;
N - мощность двигателя насоса, кВт;
Исходные данные:
| Число жителей Nж | Кол-во животныхNк | Кол-во тракторов Nт | Кол-во автомобилей Nа |
Этажность: 1
Степень благоустройства: 1 – Здания с внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями.
| Длины участков, м | ||||
| L1-2 | L2-3 | L3-4 | L4-5 | L4-10 |
| L3-8 | L8-9 | L5-6 | L6-7 | |
| Геодезические отметки, м | |||
| ZДТ | ZВБ | ZК | ZНС |
| Длины участков насосной станции, м | |
| всасывания | нагнетания |
Схема водопроводной сети
ВБ Т
 |
А
Ф
 |
Расчёт
Водоснабжения посёлка.
1. Определение расчётных расходов.
Выбираем средние нормы водопотребления для потребителей [1П1],[1П6]:
Определяем среднесуточный расход: 
N - количество однотипных потребителей.
q1 - норма суточного расхода воды для группы однотипных потребителей, л/сут.
1000 - коэфф. перевода литров в м3.
Определяем максимальный среднесуточный расход:
Kсут - коэфф. суточной неравномерности выбираем в пределах 1,1…1,3. Большие значения коэффициента выбирают при низком уровне благоустройства.
Принимаем Kсут=1,3 для жилого сектора, Kсут=1,3 для животноводческого сектора,
Kсут=1 для производственно-технического сектора.
| Водопотреби-тель | Число единиц | Норма (удельное водо-потребление) q,л/с | Средний суточный расход воды 
| Расчетный расход воды
в сутки наибольшего водопотребления 
|
| Жители | 2798,9 | |||
| Автомобили | 6,04 | 6,04 | ||
| Трактора | 6,84 | 6,84 | ||
| Животные (лошади племенные) | 6,08 | 7,9 |
Qср.сут.общ - общий среднесуточный расход.
Определяем максимальный часовой расход:
Кч - коэфф. часовой неравномерности, для хозяйственно-питьевых целей определяют по формуле:
a - коэфф., учитывающий степень благоустройства, изменяется в пределах 1,2…1,4. Чем выше благоустройство, тем меньше выбирают значение.
b - коэфф., учитывающий численность населения [1П2].
Для производственных потребителей Kч выбирают из [1П6].
; 
; 
; 
; 
; 
Расчётное значение часового расхода переводят из м3/ч в л/с поформуле: 
2. Расчет и увязка кольцевого участка.
2.1. Определение количества воды, поступающей в кольцо.
1,Определяем удельный путевой расход: 
qобщ. - общий максимальный часовой расход на хозяйственно-питьевые нужды.
- сумма длин участков (L3-8,L8-5,L4-5,L4-6,L5-6), которые отдают воду на хозяйственно-питьевые нужды.
2.Определяем путевые расходы на участкахL3-8,L4-10,L8-5,L4-5,L5-6:
qПij - путевой расход между точками i-j.
3,Расход воды в узлах сети:
;
;
4.Определение расчетных расходов на участках.
Норму расхода воды для тушения пожаров, которую должен обеспечивать водопровод посёлка выбираем из [1П3].
5. 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 расходаqпут. 3-8.
qк =41,49л/с qтр. =0,239л/с
0,5 q3-8 = 
0,5 q4-5 + q4-10. = 
+5,504 =6,27л/с qжив. = 0,24л/с
qавт. = 0,22л/с qпож. = 10л/с
0,5(q 3-8 +q5-8) = 12,6л/с 0,5(q 5-8 +q4-5) + q5-6=0,5(11,583+5,544)+16,612=25,17л/с
Расходы участков кольца.
2.3. Определение диаметров труб,
скорости и потерь напора.
Диаметр трубы определяется по следующей формуле:
или 
vэк – экономичная скорость движения воды в трубе, м/с.
Экономичная скорость – это скорость, при которой достигается минимальная стоимость сооружения трубопровода и его дальнейшая эксплуатация. Для всего сортамента труб экономичные скорости находятся в пределах 0,6-1,5 м/c. При начальных расчетах рекомендуется принимать 
м/c.Принимаем Vэк=1,1 м/с
Диаметров труб корректируем со стандартными
| d, м | d, мм | dД, мм | А, с 
| |
| d 3-4 | 0,19 | 6,959 | ||
| d 3-8 | 0,19 | 6,959 | ||
| d 4-5 | 0,123 | 76,36 | ||
| d 8-5 | 0,145 | 30,65 | ||
Уточняем действительную скорость 
Определяем поправочный коэффициент по [1П5].
Потери напора на каждом участке водопроводной сети определяются по формуле:
2.4. Увязка кольцевого участка сети
Перед увязкой кольцевого участка нужно определить, какие участки входят в магистраль. При четырехзвенном кольце магистраль проходит через два участка кольца.
Потери напора условно будем брать со знаком (+) на тех участках сети, где направление потока совпадает с направлением часовой стрелки, и со знаком (–), где движение направлено против часовой стрелки. Складывают потери напора для каждой зоны со своим знаком и получают значение неувязки сети Dh.
Dh<0,5 м – следовательно кольцо увязано.
3. Расчет магистрали.
Магистраль – это часть водопроводной сети от ВБ до диктующей точки (наиболее удаленной). Это наиболее протяженный и нагруженный (по расходу) участок сети.Диктующая точкой- последняя точка магистрали. Расчет производится с последнего от водонапорной башни участка. Далее определяют расчетный расход воды на участке, диаметр трубы, действительную скорость и потери на участках.
Потери на отдельных участках суммируют и получают общие потери напора по длине магистрали: 
Потери напора в местных сопротивлениях не рассчитываются. Их учитывают в размере 10% от суммарных потерь по длине.
Общие потери составляют: 
Диаметров труб корректируем со стандартными
| d, мм | dД, мм | А, с 
| |
| d 1-2 | 0,8466 | ||
| d 2-3 | 0,8466 | ||
| d 3-8 | 6,959 | ||
| d 8-5 | 30,65 | ||
| d 5-6 | 30,65 | ||
| d 6-7 |
4. Расчет высоты и емкости бака водонапорной башни.
Высота водонапорной башни (до дна бака) определяется по формуле:
Hг – геометрическая высота подъема воды, м;
Нсв – свободный напор, м;
h – общие потери напора по длине магистрали, м.
Геометрическая высота подъема воды определяется по формуле: 
Свободный напор зависит от этажности жилой застройки. Определяется по формуле:
где m – количество этажей.
Для расчетов необходимо построить интегральные графики потребления воды населением и подачи ее в водонапорную башню насосной станцией.
Максимальный суточный расход производственных потребителей составляет менее 3% от максимального суточного расхода на хозяйственно–питьевые нужды, то интегральный график водопотребления строится только для населенного пункта.
Объем бака водонапорной башни рассчитывается по формуле:
Wн.п.з. – неприкосновенный противопожарный запас воды, м 3
t = 10 мин 
5. Расчет простых и сложных ответвлений
Ответвление, состоящее из одного участка, называется простым, двух и более - сложным. Расчет ответвлений ведется в следующей последовательности. Определяют напор, располагаемый сетью в точке присоединения ответвления к магистрали:
