Расчёт сложного трубопровода

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Сибирский федеральный университет"

Институт горного дела, геологии и геотехнологий

Факультет Горно-геологический

Кафедра Горные машины и комплексы

Курсовой проект

Расчёт сложного трубопровода

Руководитель

Коростовенко Л.П.

Студент ГМ12-13 121200980

Крайных М.А.

Красноярск 2015

Содержание

водоснабжение трубопровод гидравлический магистраль

Введение

. Выбор схемы водоснабжения

. Трассировка водопроводной сети

. Расчётная схема сети

. Гидравлический расчёт водопроводной сети

.1 Расчёт магистрали

.2 Расчёт сложного ответвления БД

.3 Расчёт сложного ответвления ГЕ

.4 Расчёт сложного ответвления БЖ

.5 Расчёт сложного ответвления ЖЗ

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах).

Цели водоснабжения. Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако подавляющее большинство этих расходов может быть сведено к трем основным категориям:

·              расход на хозяйственно-питьевые нужды (питье, приготовление пищи, умывание, стирка, поддержание чистоты жилищ, полив огородов, газонов и полей, и т.д.),

·              расход на производственные нужды (расход предприятиями промышленности, транспорта, энергетики, сельского хозяйства и т.д.),

·              расход для пожаротушения.

При подаче воды учитывают её качество, например, к питьевой воде предъявляются требования СанПиН 2.1.4.1074-01[3] <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества".

Для доведения качества воды до требуемых норм используют водоподготовку.

Принципиальная схема водоснабжения: 1 - источник водоснабжения, 2-водоприемное сооружение, 3-насосная станция I подъема, 4-очистные сооружения, 5-резервуар чистой воды, 6-насосная станция II подъема, 7-водоводы, 8-водонапорная башня, 9- водораспределяющая сеть

Напорная регулирующая емкость может быть расположена в начальном или конечном узле, или в каком-либо из других узлов сети, имеющем наивысшую геодезическую отметку. Когда ОСи РЧВ располагаются на достаточно высоких отметках местности, очищенная вода может подаваться объекту по водоводам самотеком, и таким образом отпадает необходимость в Н.С. 2 подъема. В отдельных случаях оказывается целесообразным располагать ОС и связанные с ними РЧВ и Н.С 2 подъема, вблизи снабжаемого водой объекта.

Если качество воды природного источника позволяет использовать его воду без очистки потребность в устройстве ОС отпадает, и система водоснабжения значительно упрощается. Это относится к случаям использования некоторых видов подземных вод (артезианских вод, ключей) для снабжения населенных пунктов, а также использования без очистки воды поверхностных водоемов для снабжения предприятий ряда отраслей промышленного производства, не предъявляющих высоких требований к качеству воды.

Напорная регулирующая емкость (ВБ или резервуар, расположенный на высоких отметках местности) может располагаться в различных точках территории объекта в зависимости от сочетания планировки объекта и рельефа местности.

Водопроводная сеть предназначена для транспортирования воды от источника к месту потребления. Она является практически единственным элементом системы водоснабжения и состоит из магистральных и распределительных линий.

Магистральные линии предназначены для транспортирования транзитной воды в пределах объекта водоснабжения.

1. Выбор схемы водоснабжения

Схемы расположения водопроводных сооружений различны и зависят от принятого источника водоснабжения: его характера, мощности, качества воды.

Основные схемы водоснабжения.

. Схема водоснабжения при использовании поверхностных источников. При заборе воды из поверхностных источников (река, водохранилище, канал, море и др.) схема водоснабжения следующая: забор воды (из природных источников водозаборными сооружениями); подъем воды и создание напора насосными станциями; улучшение качества воды на очистных станциях; транспортирование воды к объектам водоснабжения и распределение ее между водопотребителями; регулирование расхода воды для сглаживания неравномерности водопотребления при помощи аккумулирующих резервуаров.

Воду из источника водоснабжения захватывают с помощью водозаборных сооружений и насосной станцией I подъема подают на очистную станцию. Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды, а оттуда насосной станцией II подъема по водоводу подается в регулирующее сооружение (водонапорную башню) и в наружную (уличную) разводящую сеть и далее во внутренние водопроводы зданий.

. Схемы водоснабжения при использовании подземных источников с одним или двумя подъемами воды.

При отклонении качества подземной воды от требований ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" в системе водоснабжения, помимо перечисленных выше, предусматривают сооружения для улучшения ее качества (например, обезжелезивание, умягчение, обесфторивание, опреснение и др.).

. Схемы водоснабжения для производственных целей оборотного и повторного использования воды.

Особенности использования воды в некоторых технологических процессах промышленных предприятий привели к созданию специальных систем оборотного водоснабжения и систем последовательного использования воды.

Оборотную систему с использованием подземных вод наиболее часто применяют промышленные предприятия для охлаждения технологического оборудования. Относительно низкая и постоянная температура подземных вод повышает коэффициент использования воды оборотной системы, а в некоторых случаях влияет на повышение производительности оборудования и улучшение качества продукции. Она снижает расход воды, забираемой из источника.

Если качество воды, сбрасываемой одним потребителем, допускает ее использование другими потребителями, то применяют систему повторного использования воды, которая также снижает расход, забираемый из источника, что позволяет пользоваться менее водообильными источниками.

В данной курсовой работе рассчитывается трубопровод со схемой водоснабжения при использовании поверхностных источников.

2. Трассировка водопроводной сети

Первоочередной задачей при проектировании водоводов и водопроводной сети является трассирование, т.е. начертание линий трубопроводов в плане. Трассирование производят исходя из условия обеспечения достаточной надежности при наименьшей стоимости строительства, учитывая при этом расположение источника водоснабжения и потребителей, рельеф местности, расположение улиц, парков, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (река, овраги, дороги и др.).

Трассировка водоводов производится на топографических картах местности по кратчайшему расстоянию, с обходом естественных препятствий.

Водоводы выполняются из двух и более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу с переключениями между ними.

Водопроводную сеть принято разделять на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии служат преимущественно для транспортировки и распределения воды по территории, снабжаемого водой объекта, а распределительные линии для раздачи воды потребителям через вводы в здания, водоразборные краны, колонки.

При гидравлическом расчете водопроводной сети благоустроенных населенных пунктов обычно рассматривают только магистральные линии.

По начертанию в плане различают тупиковую сеть, допускающую транспортировку воды к потребителю по единственному направлению, и кольцевую сеть, имеющую параллельные магистрали и перемычки (рисунок 1).

Рисунок 1 - Типы водопроводных сетей:

а - тупиковая сеть; б - кольцевая сеть

В кольцевой сети при наличии параллельных магистралей в случае аварии подача воды прекращается только потребителям, питающимся непосредственно из поврежденного участка. В тупиковой сети авария на участке вызывает прекращение подачи воды всем потребителям, отбирающим воду из последующих участков данного направления. По этой причине водопроводные сети следует трассировать по кольцевой схеме, используя следующие рекомендации:

первоначально проектируют минимум две-три главных магистрали, направленных по кратчайшему расстоянию от точки присоединения водовода к наиболее крупным потребителям. Рекомендуемое расстояние между такими параллельными магистралями 300-600 м;

для перераспределения расходов воды при изменении режимов водоразбора и при авариях магистрали соединяются перемычками через 500-800 м;

трубопроводы стремятся прокладывать вдоль проезжих частей по возвышенным участкам местности;

магистральную сеть располагают равномерно по всей территории снабжаемого водой населенного пункта, увязывая ее размещение с другими коммуникациями и сооружениями;

линии трубопроводов, идущие вдоль станционных путей, прокладываются в стороне с учетом возможного развития станции;

водонапорную башню следует располагать в наиболее высокой точке сети по возможности близко к крупнейшему потребителю.

3. Расчётная схема сети

4. Гидравлический расчёт водопроводной сети

Местность горизонтальная. В конечных пунктах должен быть обеспечен свободный напор hсв = 15 м.

Устанавливаем расчётные расходы для всех участков сети:

АБ = QД + QЕ + QВ + QЗ = 12 + 15 + 25 + 6 = 58 л/сек.БВ = 25 л/сек.БГ = QД + QЕ = 15+12 л/сек.ГД = 12 л/сек.ГЕ = 15 л/сек.БЖ = QЗ = 6 л/сек.ЖЗ = 6 л/сек.

За главную линию тупиковой сети (магистраль) принимаем линию А-Б-В, как наиболее длинную и нагруженную.

.1 Расчёт магистрали

Для заданных расчётных расходов из таблицы 3 (см. приложение) выбираем диаметры труб для всех участков магистрали и их расходные характеристики:

АБ = 58 л/сек.АБ = 300 мм.АБ = 1120,6 л/сек.БВ = 25 л/сек.БВ = 200 мм.-3 = 383,7 л/сек.

Определяем потери напора на трения на каждом участке магистрали:

Полные потери напора на каждом участке магистрали равны:

h ω АБ = 1.05 * h l АБ = 1.05 * 1,34 = 1,407 м.

h ω БВ = 1.05 * h l БВ = 1.05 * 2,97 = 3,118 м.

Для определения требуемой водонапорной башни составим уравнение Бернулли, пренебрегая скоростным напором:

Определим сначала пьезометрический напор в точке А:

,

где Hб - высота водонапорной башни.

Определим пьезометрический напор в точке Г

,

где hсв - свободный напор.

Тогда высота Hб:

Принимаем высоту башни 15 м.

Определяем пьезометрические высоты в пунктах магистрали:

Расчётные данные заносим в таблицу 1:

Таблица 1 - Данные расчёта магистрали

.2 Расчёт сложного ответвления БД

. Допустимые потери напора:

2. Допустимые потери напора по длине:

. Средний гидравлический уклон i:

. Требуемые расходные характеристики:

Из таблицы 3 (см. приложение) устанавливаем стандартные диаметры трубопровода и соответствующие им расходные характеристики:

;

;

. Фактические потери напора на трение по длине для принятых труб:

6. Полные потери участка:

. Фактический свободный напор в конце ответвления точки Ж:

.3 Расчёт сложного ответвления ГЕ

. Допустимые потери напора:

. Допустимые потери напора по длине:

. Средний гидравлический уклон i:

. Требуемые расходные характеристики:

Из таблицы 3 (см. приложение) устанавливаем стандартные диаметры трубопровода и соответствующие им расходные характеристики:

;

. Фактические потери напора на трение по длине для принятых труб:

. Полные потери участка:

. Фактический свободный напор в конце ответвления точки 4:

.4 Расчёт сложного ответвления БЖ

. Допустимые потери напора:

. Допустимые потери напора по длине:

. Средний гидравлический уклон i:

. Требуемые расходные характеристики:

Из таблицы 3 (см. приложение) устанавливаем стандартные диаметры трубопровода и соответствующие им расходные характеристики:

;

. Фактические потери напора на трение по длине для принятых труб:

. Полные потери участка:

. Фактический свободный напор в конце ответвления точки Ж:

4.5 Расчёт сложного ответвления ЖЗ

. Допустимые потери напора:

. Допустимые потери напора по длине:

. Средний гидравлический уклон i:

. Требуемые расходные характеристики:

Из таблицы 3 (см. приложение) устанавливаем стандартные диаметры трубопровода и соответствующие им расходные характеристики:

;

. Фактические потери напора на трение по длине для принятых труб:

6. Полные потери участка:

. Фактический свободный напор в конце ответвления точки З:

Заносим полученные результаты в таблицу 2:

Таблица 2 - данные расчёта ответвлений

Б-Г

Г-Д

Г-Е

Б-Ж

Ж-З

Длина, м

300

300

450

300

450

Расход Q, л/с

27

12

15

6

6

Пьезометрическая высота , м

18,593

18,593

18,593

18,593

18,593

Заданный свободный напор, м

15

15

15

15

15

Допустимые потери напора , м , м

3,413

3,413

1,9

3,413

3,413

3,593

3,593

2

3,593

3,593

Гидравлический уклон i

0,0059

0,0059

Расходная характеристика К, л/с

Фактические потери напора , м , м

2,86

1,319

3

3,15

Фактический свободный напор ответвлений hсв, м

Заключение

Список используемой литературы

1. Водохозяйственный словарь. - М., 1974

. Порядин А.Ф. Водоснабжение в Сибири: (Исторический очерк). - Л.: Стройиздат, 1983. - 136 с. - Библиогр.: с. 130-133.

Приложение

Таблица 3 - значения предельных расходов и расходный характеристик для новых водопроводных труб