Расчет внутреннего водопровода

Гидравлический расчёт внутренних водопроводов

Гидравлический расчет внутреннего водопровода проводится в целях определения наиболее экономичных диаметров труб, требуемого напора у расчетного пожарного крана и на вводе в здание, а также для выбора схемы внутреннего водопровода. При этом расчет водопроводных сетей, питаемых несколькими вводами, производится с учетом выключения одного из них.

Гидравлический расчет внутренних водопроводов проводят в следующем порядке:

1) устанавливают норму расхода воды и число струй на внутреннее пожаротушение;

2) определяют необходимый радиус компактной части струи и по его величине (по табл. СНиП) находят действительный расход пожарной струи (он не должен быть меньше нормативного) и требуемый напор у пожарного крана;

3) по формуле (6.6) определяют расстояние между пожарными кранами;

4) составляют аксонометрическую схему сети и намечают на ней расчетные участки, а также расчетное направление движения воды. При этом за расчетный участок принимают отрезок сети, в пределах которого величина расхода не изменяется; каждый стояк (распределительная сеть) считается одним расчетным участком. За расчетное направление принимают направление движения воды от ввода до самого удаленного и высоко расположенного пожарного крана (диктующая точка);

5) определяют расход воды по расчетным участкам с приборами хозяйственно-питьевого или производственного назначения по формулам (6.3) – (6.4), сосредоточивая эти расходы в точках присоединения распределительной сети к магистрали;

6) производится предварительное распределение сосредоточенных расходов по участкам магистральной сети;

7) задаются диаметрами труб для пропуска расчетных расходов воды с учетом допустимых экономических скоростей.

В водопроводных сетях скорости движения воды не должны превышать 1,5–2,0 м/с.

Диаметры труб могут быть определены по формуле

;

8) производится расчет магистральной сети. Кольцевую сеть рассчитывают по обычным правилам (гл. 4) при условии отключения одного из вводов. Потери напора подсчитываются по формуле

;

9) подбирают водомер;

10) определяют потери напора в пожарном стояке, на вводе и по всей длине расчетного направления;

11) по формуле (6.1) вычисляют требуемый напор у ввода. Сравнивают величину требуемого напора Нтр.пож с величиной гарантированного напора Нг в наружной водопроводной сети, и если выясняется недостаток гарантированного, то предусматривают установку пожарных насосов.

Насосы подбираются по каталогу (по расчетному расходу и напору). При объединенном хозяйственно-пожарном водопроводе подача насоса должна быть равна суммарному расходу воды на хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды; при специальном пожарном – расходу, необходимому только для целей пожаротушения.

При работе насоса от наружной водопроводной сети требуемый напор пожарного насоса определяется по формуле

, (6.13)

а при заборе воды насосом из запасного резервуара – по формуле

, (6.14)

где hc – потери напора в сети; hвс – потери напора во всасывающей линии;

z – разность отметок между наиболее удаленном от насоса и высоко расположенным пожарным краном и нижним уровнем воды в резервуаре.

В случае устройства водопровода с запасным резервуаром определяют емкость последнего из условия хранения в нем запаса воды на трехчасовое тушение пожара при подаче расчетного расхода по формуле

, (6.15)

где Qрасч – расчётный расход воды, м3/с.

Для того, чтобы определить необходимость установки хозяйственных насосов с гидропневмобаком или с водонапорным баком, проводится расчет водопроводной сети при пропуске хозяйственных расходов. Причем в системах с гидропневмобаком по формулам дополнительно определяют давление воздуха и объём воды в баке (для выбора реле давления и типового гидропневмобака), а в системах с водонапорным баком – ёмкость и высоту установки бака, используя формулы (6.9) – (6.14).

Пример. Рассчитать объединенный хозяйственно-противопожарный водопровод двухэтажного производственного здания II степени огнес-тойкости категории В с высотой помещений 8,2 м и размерами в плане 24×60 м (объем 23616 м3). На хозяйственно-питьевые нужды вода подается по двум стоякам, на которых установлено 16 смывных бачков, 4 лабораторных мойки, 8 питьевых фонтанчиков, 16 писсуаров, 16 умывальников, 4 гигиенических душа. В здании работает 400 человек. Норма расхода воды одним водопотребителем Qч = 14,1 л/ч. Гарантированный напор в наружной сети 15 м.

1. Определим нормативный расход и число пожарных струй по СНиП.

На внутреннее пожаротушение в производственном здании высотой до 50 м требуется 2 струи по 5×10-3 м3/с:

м3/c.

2. Определим радиус компактной части струи при угле наклона струи a = 60о

м.

Так как расход пожарной струи больше 4 ×10-3 м3/c, водопроводная сеть должна оборудоваться пожарными кранами 65 мм со стволами, имеющими насадки 19 мм, и рукавами длиной 20 м. При этом в соответствии с таблицей действительный расход струи будет равен 5,2 ×10-3 м3/c, напор у пожарного крана 19,9 м, а компактная часть струи Rк = 12 м.

3. Определим расстояние между пожарными кранами из условия орошения каждой точки помещения двумя струями:

м.

При таком расстоянии требуется установить на каждом этаже по 8 пожарных кранов (рис. 6.11). Так как общее количество пожарных кранов более 12, магистральная сеть должна быть кольцевой и питаться двумя вводами.

Рис. 6.11. Размещение пожарных кранов из условия орошения

каждой точки помещения двумя струями

4. Составим аксонометрическую схему водопроводной сети (рис. 6.12), наметив на ней расчетные участки. Как видно, за расчетное направление следует принять направление от точки 0 до ПК-16 (расчёт проводится при отключении второго ввода).

Рис. 6.12. Расчетная схема внутреннего водопровода

5. Вычислим расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды. Ма-ксимальный расход одним прибором будет равен qo = 0,2×10-3 м3/c (qo = 0,2 л/c).

По формуле (6.4) определим вероятность действия приборов

По формуле (6.3) определяем максимальный расход воды

м3/с.

Сосредоточим полученные величины расходов в точках присоединения хозяйственных стояков к магистральной сети, т.е. в точках 1 и 4.

м3/с.

6. Распределим сосредоточенные расходы по участкам магистральной сети, как показано на рисунке 6.16, принимая за точку схода точку 3.

7. Определим диаметры труб.

Для определения диаметров труб магистральной сети воспользуемся формулой

,

где v = 1,5 м/с.

Диаметр труб на участке 0-1 с максимальным расходом 7,43×10-3 м3/с

м мм.

Диаметр труб для вводов

м мм.

Принимаем трубы стальные диаметром 80 мм для магистральной сети и трубы чугунные диаметром 100 мм для вводов.

8. Производим расчет кольцевой магистральной сети. Потери напора определяем по формуле

,

где A – удельное сопротивление труб.

Результаты вычислений сводим в таблицу 6.4.

Как следует из таблицы 6.4, средние потери напора в сети равны

м.

Таблица 6.4

На-прав-ление Учас-тки l, м d, мм A S=Al∙10-4 q∙10-3, м3/c sq∙10-2 h=sq2, м V, м/c δ h = δ sq2, м
0-1 2,56 7,43 1,90 1,41 1,45 1,000 1,410
I 1–2 6,06 5,70 3,45 1,97 1,13 1,000 1,970
2–3 2,33 0,50 0,12 0,06 0,10 1,410 0,085
ShI = 3,46 м
II 0–4 7,24 6,43 4,66 3,00 1,26 1,000 3,000
4–3 1,40 4,70 0,66 0,31 0,94 1,035 0,320
ShII = 3,3 м

9. Подбираем водомер на пропуск расчетного расхода. Расчетный расход (с учетом пожарного) Qрасч = 13,86 ×10-3 м3/с. Принимаем водомер ВВ-80. Потери напора в нем будут равны

hвод = SQ2расч = 2,07×103(13,86 ×10-3)2 = 0,4 м,

что меньше допустимой величины 2,5 м.

10. Определим потери напора в пожарном стояке и на вводе:

м;

м.

Тогда потери напора в сети на расчетном направлении 0–ПК–16

м.

11. Определим требуемый напор на вводе

,

где z = 2,5 + 8,2 + 1,35 = 12,05 м;

Hтр.пож = 1,2 × 3,69 + 2,7 + 0,4 + 19,9 + 12,05 = 39,48 м.

Так как величина гарантированного напора, равная 15 м, меньше величины требуемого, необходимо установить насос, обеспечивающий создание напора:

Расчёт системы водоснабжения

Рассмотрено как выполнить расчет системы водоснабжения (холодной и горячей), в чем разница и особенности. Рассказано, от чего зависит выбор насоса и фильтра для воды, и что дает результат анализа и расчета.
На сегодняшний день ни один частный дом не может считаться благоустроенным, если в нем нет системы водоснабжения. Можно подключиться к центральному водопроводу или же соорудить автономную систему подачи воды. При организации автономного водопровода нужно провести расчет системы водоснабжения, кроме того, на плечи домовладельца ложатся дополнительные затраты. Но чаще всего это бывает оправдано, так как не всегда есть возможность подключить домовладение к центральному водоснабжению. (См. также: Монтаж систем водоснабжения)
Расчет системы позволяет составить смету затрат на организацию водоснабжения, исходя из усредненного параметра расхода воды. При этом учитывается большой объем сведений (количество умывальников, санузлов, посудомоечных и стиральных машин душевых кабин, и так далее). Расчет водоснабжения осуществляется как для холодной, так для горячей воды.

Рисунок 1: Система водоснабжения

Суть гидравлического расчета

Гидравлический расчет системы водоснабжения заключается в том, что по специальной методике собираются данные о водопроводных сетях, сооружениях и потреблении абонентами воды, которая затем заносится в ЭВМ. Выборочно делается одновременный замер свободных напоров в ряде узлов сети. На основании собранной информации происходит построение идеальной модели работы сети на ЭВМ. После чего, учитывая данные о свободных напорах, выстраивается эквивалентная модель, то есть модель фактической работы водопроводной сети. (См. также: Технические условия на водоснабжение)

Рисунок 7: Примерная схема гидравлического расчета

Основы гидравлического расчета

Задача гидравлического расчета — определение диаметра подающих трубопроводов и потери напора. Для того чтобы определить потери напора на фрагменте трубопровода расчетным расходом является секундный расход с учетом остаточной циркуляции: qh = qh (1 + k), л/с.
k — коэффициент остаточной циркуляции.
Определение этого коэффициента зависит от соотношения циркуляционного и секундного расходов в системе водоснабжения: k = f(qh/q). Причем k не равняется нулю лишь на начальных участках системы (до 1-го водоразборного стояка). Во всех других случаях k=0. Гидравлический расчет производится до расчета циркуляции. Поэтому проектировщик делает обоснованное предположение о размере соотношения qh/q (для жилых домов обычно qh/q >2,0).
Выполнение гидравлического расчета в каждой отрасли имеет свои отличительные черты. К примеру, набор местных сопротивлений в системах ГВС стандартен, поэтому расчет системы горячего водоснабженияне требуетпоштучно определять потери напора. Это значительно упрощает задачу. (См.

также: Водоснабжение предприятия)

Рисунок 8: Диаграмма горячего водоснабжения квартирного дома

Что дает анализ

Благодаря анализу можно определить:

  • причины некачественной работы водопроводных сетей, которые могут выражаться в низких свободных напорах, наличии сеансового режима, дефиците воды на верхних этажах, повышенной аварийности;
  • фактическое состояние и пропускную способность водопроводных сетей, ее соответствие расходам воды, подаваемой насосными станциями;
  • перегруженность и недогрузку участков трубопровода;
  • участки с повышенным гидравлическим сопротивлением, которое может быть вызвано коррозией трубопровода или неисправной запорной арматурой;
  • производительность работы различных сооружений (насосных станций, водонапорных башен);
  • границы зон с переизбытком давления в сети и с недостаточными напорами;
  • данные о расходах воды на всех участках сети, скорости движения потока воды, свободных напорах во всех узлах, потерях напора, направления потокового распределения.

Гидравлический расчет системы водоснабжения в любой технической специальности имеет в своей основе общие закономерности гидродинамики. Среди них — уравнение Дарси-Вейсбаха (из курса гидравлики). Но каждая отрасль имеет свои особенности гидравлических расчетов.
Важно! В закрытых системах теплоснабжения зачастую нагревается не умягченная водопроводная вода. Поэтому здесь надо учитывать, что стенки трубопровода зарастают солями жесткости. Величину «i» в таком случае определяют по специальной номограмме.

Рисунок 9: Соли на стенках трубопровода

Результаты гидравлического расчета помогают:

  • выбрать недорогие, но эффективные способы улучшения работы водопроводных сетей;
  • повысить экономию воды и электроэнергии на насосных станциях;
  • перейти на бесперебойный режим водоснабжения без значительного капитального строительства.
  • сделать эксплуатацию водопроводных сетей более эффективной.

Совет! Определить потери напора, происходящие в водоразборных стояках, объединенных в секционные узлы кольцующей перемычкой, можно по расчетным расходам воды, коэффициент 0,7. За расчетный расход на кольцевых участках берется расход, не меньше максимального секундного для каждого из приборов.
Скорость потока воды в системе гидравлического водоснабжения должна быть не более 3 м/с. Но практика показывает, что при скорости более 1,5 м/с, начинается образование шумов в трубопроводах. При разном сопротивлении стояков диаметр каждого из них вычисляется, исходя из расчетного расхода и напора у основания конкретного стояка. При равности сопротивления стояков их диаметры исчисляются по диаметру последнего стояка.
На главнуюКарта сайта

Добавить комментарий

Закрыть меню