Контрольная работа по "Водоснабжению и водоотведению"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ЗАДАЧА  №5

 

Центробежный насос, характеристика которого задана, подаёт воду на геометрическую высоту Н_Г  = 2,5 м (рис. 1). Трубы всасывания и нагнетания имеют диаметры d_в = 40 мм и d_н = 32 мм, длины l_в  = 3,3 м и l_н = 26 м соответственно. Температура подаваемой воды Т = 30 ^оС, удельный вес воды q = 996 кг/м³. Материал и характеристика труб учитывается величиной эквивалентной шероховатости Dэ=К_э =0,075 мм.

Найти рабочую точку  при работе насоса на сеть.

Определить, как изменяются напор и мощность насоса, если задвижка частично прикрыта и полностью открыта (учтено коэффициентом местного сопротивления).

При построении характеристики насосной установки учесть нижеприведённые  местные гидравлические сопротивления.

 

Вид местного сопротивления	x
Плавный поворот трубы R=d	1
Вход в трубопровод	0,5
Выход из трубопровода	1
Задвижка: - частично прикрытая*; - открытая	20 0,8
* Степень прикрытия  задвижки здесь не уточняется

 

Рис. 1.

 

Характеристика центробежного  насоса.

 

Q, л/с	0	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9
Н, м	12	11,7	11,5	11,2	10,8	10,2	9,3	8,1	6	1,8
h ,%	0	34	50	60	65	69	70	68	62	51

 

 

РЕШЕНИЕ

Общие потери напора в  трубопроводе определяются по формуле:

,м,

где h_н и h_в – соответственно потери напора в напорном и всасывающем трубопроводе, которые определяются по аналогичным формулам.

, м,

где h_lн(в) – потери по длине на трение;

- потери на местные сопротивления.

,  

где - коэффициент гидравлического трения.

Таким образом получим, что 

,

где К_э – величина эквивалентной шероховатости (из задания)

Для определения скорости необходимо найти площадь сечения:

, м²;  , м/с

Для случая с прикрытой  задвижкой:

Ʃx_н  = 1 + 20 + 1 =22

Ʃx_в  = 1 + 0,5 =1,5

Аналогично рассчитываем остальные показатели и заполняем таблицу:

Q, л/с	0	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9
Q, м3/с	0	0,0003	0,0005	0,0007	0,0009	0,0011	0,0013	0,0015	0,0017	0,0019
Vн=4Q/(pdн2), м/с	0,000	0,373	0,622	0,871	1,120	1,368	1,617	1,866	2,115	2,364
	0,000	0,496	1,379	2,704	4,471	6,671	9,320	12,412	15,945	19,921
Vв=4Q/(pdв2), м/с	0,000	0,239	0,398	0,557	0,717	0,876	1,035	1,194	1,353	1,513
	0,000	0,017	0,048	0,094	0,156	0,233	0,325	0,433	0,556	0,695
hобщ=hв+hн	0,000	0,513	1,427	2,798	4,627	6,904	9,645	12,845	16,501	20,616
hобщ+геом=hв+hн+Нг	2,500	3,013	3,927	5,298	7,127	9,404	12,145	15,345	19,001	23,116

 

 

 

Строим график для  случая с прикрытой задвижкой (x_{з.прикр.}=20)

Для случая с открытой задвижкой:

Ʃx_н  = 1 + 0,8 + 1 =22

Ʃx_в  = 1 + 0,5 =1,5

Для построения графика  для случая с открытой задвижкой  результаты сведём в таблицу.

Q, л/с	0	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1	1,3	1,5	1,7	1,9
Q, м3/с	0	0,0003	0,0005	0,0007	0,0009	0,0011	0,0013	0,0015	0,0017	0,0019
Vн=4Q/(pdн2), м/с	0,000	0,373	0,622	0,871	1,120	1,368	1,617	1,866	2,115	2,364
	0,000	0,360	1,000	1,962	3,244	4,840	6,762	9,004	11,568	14,452
Vв=4Q/(pdв2), м/с	0,000	0,239	0,398	0,557	0,717	0,876	1,035	1,194	1,353	1,513
	0,000	0,017	0,048	0,094	0,156	0,233	0,325	0,433	0,556	0,695
hобщ=hв+hн	0,000	0,377	1,048	2,056	3,400	5,073	7,087	9,437	12,124	15,147
hобщ+геом=hв+hн+Нг	2,500	2,877	3,548	4,556	5,900	7,573	9,587	11,937	14,624	17,647

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Строим график для  случая с открытой задвижкой (x_з.отк.=0,8)

 

Таким образом, при постепенном  закрытии задвижки рабочая точка (пересечение  характеристики H-Q насоса с характеристикой трубопровода) стремится влево.

Мощность насоса определяется по формуле:

, кВт,

где - КПД в долях.

Для случая с прикрытой  задвижкой:

 кВт

Для случая с открытой задвижкой

  кВт

Таким образом, прикрытие задвижки на напорном трубопроводе ведёт к некоторому снижению мощности насоса, однако снижение КПД ограничивает широкое применение данного вида регулирования.

 

 

 

 

 

6. ЗАДАЧА  №6

 

Здание с плоской  кровлей будут строить в городе Новосибирске. Водосборная площадь кровли на одну воронку F=1100 м². Разность отметок выпуска и кровли у воронки Н=18м. Длина выпуска L=12м. Материал труб – чугун. Требуется рассчитать систему внутреннего водостока.

Примечание:

1. Интенсивность дождя определяется по СНиП 2.04.03-85.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

Рис. 1 Фрагмент системы  водостоков.

 

Определяем расчётный  расход ливневой воды на одну воронку:

,

где q₂₀ - интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности продолжительностью 20 мин, определяемая по черт. 1 СНиП  2.04.03-85. Для Новосибирска 60 л/с.

Для жилых и общественных зданий с плоскими кровлями рекомендуется  применять воронки типа Вр7 с патрубком  диаметром 80 мм, для промышленных зданий – типа Вр9 диаметром 220 мм. На плоских  эксплуатируемых кровлях рекомендуется применять воронки типа Вр10, а на плоских кровлях, заполняемых водой, - типа Вр8.

По табл. 10 СНиП  2.04.01-85* подбираем диаметр стояка. Согласно этой таблицы подходит диаметр 85 мм, однако по сортаменту чугунных труб принимаем ближайший в большую сторону – 100 мм. Согласно СНиП 2.04.01-85*, отводные трубопроводы на чердаке прокладываем с уклоном 0,005 в сторону водосточного стояка.

Для расчёта горизонтальных участков внутридомовой ливневой канализации используем таблицы Лукиных [7].

Согласно п.18.2 СНиП 2.04.01-85* должно выполняться условие:

,

где К для чугунных труб равно 0,6.

При расходе 6,6 л/с, h/d = 1, i ≈ 0,016, V ≈ 0,84 м/с

,

где Н – напор или разность отметок, м;

l = 5+18+12=35 м – суммарная длина трубопроводов;

i =0,365 ·10^-3 с²/л² – гидравлический уклон;

- сумма коэффициентов местных  сопротивлений:

Вид местного сопротивления
Поворот на 90о	0,65
Поворот на 135о	0,45
Воронка	1,5
Выпуск	1

r_м =83∙10^-5 – удельное местное сопротивление, (м∙с²)/л² ;

Q – расход ливневых вод, л/с.

Поскольку Q_кр>Q, то расчёт выполнен верно.

Определим коэффициент  запаса:

k_з = Q_кр/Q = 10,4/6,6 = 1,58.

 

Так как для «закрытых» выпусков максимальная длина при диаметре 100 мм – 15м, из условия задачи L=12м – остается прежней.

 

7. ЗАДАЧА  №7

 

а) Определить ёмкость  водонапорного бака для здания с  объединённым хозяйственно-питьевым и  противопожарным водопроводом. Суточный расход воды для хозяйственно-питьевых целей q_T  = 210 м³/ч, а максимальный часовой – q_hr =12  м³/ч. Пожарный водопровод должен обеспечить работу двух внутренних пожарных кранов производительностью по q_п =2,5 л/с.

б) Определить ёмкость  водонапорного бака при наличии насосной установки с автоматическим включением и выключением насосов. Производительность насосной установки =максимальному часовому расходу q_hr = 12  м³/ч. Период недостатка напора в сети Т = 6 ч. Число включений в час насосной установки n =3.

РЕШЕНИЕ

Дано:

q_п = 2,5 л/с

q_T = 210 м³/ч

q_hr = q^sp,i_hr = 12 м³/ч

Т = 6 ч – период недостатка напора в сети

n = 3 – число включений в час насосной установки

 

а) Объём напорно-запасных баков определяется по формуле 31 п.13.12 СНиП 2.04.01-85*:

V = BW+W₁,

где В – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2 согласно п.13.12;

W₁ - противопожарный объем воды, м³;

W – регулирующий объём бака, определяется по формуле

W = T∙q^c_hr,m ,

где q^c_hr,m – среднечасовой расход холодной воды, м³/ч.

q^c_hr,m = q_T/24 = 210/24 = 8,75 м³/ч

W = 6∙8,75 = 52,5 м³