Курсовая работа: Расчет водоснабжения

где Zi - отметка земли в i-ой точке, м;

 - свободный напор в i-ой точке, м;

H10=95,5+26=121,5 м

Пьезометрическую отметку в другой (соседней точке вычисляем по формуле [4, (46)], прибавляя (если " перемещение" к соседней точке осуществляется против направления потока воды) или отнимая потери напора на участке сети для режима максимального водопотребления. Свободные напоры в любой точке определяются разностью между пьезометрической отметкой и отметкой земли этой точки. Пьезометрические отметки водонапорной башни и насосной станции определяются сложением потерь напора в водоводах при этом режиме и пьезометрических отметок в точках, с которыми связаны водоводы.

где - рассчитанная пьезометрическая отметка, м;

 - потери напора на участке i – k, м.

При режиме максимального транзита воды в бак водонапорной башни диктующей точкой является водонапорная башня со слоем воды в баке. Пьезометрическую отметку башни определяем

Пьезометрическая отметка в пятой точке определяется сложением пьезометрической отметки башни и потерь напора в водоводах при режиме транзита Дальнейшие расчеты аналогичны расчетам режима максимального водопотребления. Данные этих расчетов заносим в столбцы 5 и 6 таблицы 7.

Для режимов тушения пожаров и аварии расчеты аналогично вышеприведенным. Свободный напор в диктующих точках для указанных режимов должен быть соответственно не менее 10 и 34 м. По результатам расчетов заполняем столбцы 7, 8, 9 и 10 таблицы 7.

1.10  Окончательный выбор насоса

При режиме максимального транзита воды в бак (этот режим является диктующим для выбора насоса) требуемый напор насоса Hтр , м определяем

Подача насоса:

По расходу Q=384,14  и напору  по каталогу GRUNDFOS принимаем насосы HS 1450 200х150х440.

Ширина 450 мм

Длина 1950 мм

Мощность 110 кВт

2. Водозаборные сооружения из поверхностных источников

2.1 Определение размеров водоприёмных окон и сеточных отверстий водозаборных сооружений

Размеры водоприёмных окон и сеточных отверстий водозаборных сооружений определяют из условия пропуска через них расчетного расхода

Qр=α*Qп

где - расчётный расход воды, м /сут;

- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водозабора и очистных сооружений, принимаемый равным 1,03-1,04 при повторном использовании воды на очистной станции;

- объём воды, подаваемой потребителям в сутки максимального водопотребления, мі/сут.

Qр=1,03*19561,5/24=839,5 м3/ч

Расчётный расход воды для каждой секции , мі/ч, определяют по формуле

где - общее число секций (принимаем 2 секции).

Расход воды в работающих секциях , мі/ч, в момент возникновения в одной из них аварии определится:

где  - коэффициент, учитывающий снижение подачи воды потребителям в период аварии (принимают равным 0,7 для водозаборов II и Ш категории надёжности).

Определяем требуемую площадь водоприёмных отверстий , мІ, каждой секции

где 1,25 - коэффициент, учитывающий засорение решёток водоприёмных отверстий;

 - коэффициент, характеризующий стеснение размеров этих отверстий стержнями решётки;

 - скорость потока в прозорах решетки водоприемного отверстия, м/с.

Значение коэффициента  определяется по формуле:

где а - расстояние между стержнями решетки в свету (50-60 мм);

с - толщина стержней решетки (8-10 мм).

Скорость воды в прозорах водоприемных отверстий принимают:

-0,6-0,2 м/с - в береговых незатопленных водоприемниках;

-0,3-0,1 м/с- в затопленных водоприемниках.

Для водозаборов, на которых предусматриваются рыбозащитные устройства в виде устанавливаемых перед водоприемными окнами заградительных сеток с отверстиями 3-4 мм, в средних и тяжелых, природных условиях забора воды, допустимую скорость воды в прозорах принимают равной 0,25 м/с - для рек со скоростью течения не менее 0,4 м/с и 0,1 м/с - дня рек со скоростью течения не выше 0,4 м/с.

Принимаем решетку с размерами 1320´1100 мм (по габаритам) при размере окна 1000´1200 мм

Определяем площадь окон для сороудерживающих плоских сеток, м

где  - коэффициент стеснения сечения сеточных отверстий проволоками сетки;

- скорость потока в ячейках сетки (принимают равной 0,2-0,4 м/с), м/с.

Вычисляем коэффициент стеснения сечения сеточных отверстий проволоками сетки:

где а - размер ячейки сетки в свету, мм; d - диаметр проволоки сетки, мм.

Скорость в плоских сетках от 0,2 - 0,4 м/с.

Принимаем плоскую сетку размерами 1130´1630 мм (по габаритам) при размере отверстия 1500´1000 мм.

2.2 Расчет самотечных линий

Прокладка водоводов с уклоном или без уклонов не влияет на характер движения в водоводе наносов. В пределах русла реки водоводы укладывают под дно для защиты от подмыва речным потоком и повреждения якорями судов. На судоходных реках заглубление должно быть в пределах от 0,8 до 1,5 м, на несудоходных – 0,5 м.

Скорости движения воды в самотечных и сифонных водоводах при нормальном режиме работы водозаборных сооружений следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Диаметр самотечного водовода D, м, определяем по предварительно принятой скорости движения воды и величине расчётного расхода на одну секцию.

где - расчетный расход воды на одну секцию, мі/с

- скорость движения воды в водоводе, м/с

Принимаем трубу, ,.

Определяем скорость движения воды при промывке , м/с

где А - параметр, принимаемый равным 10;

D - диаметр самотечного водовода, м;

 - диаметр отложившихся в водоводе частиц взвеси, м.

При промывке самотечных водоводов прямым током воды должно выполняться условие:

где - сумма всех потерь напора в водоводе от водоприемника до берегового колодца, м;

 - превышение уровня воды в источнике над уровнем воды в береговом колодце при форсированном режиме, м.

Определяем величину промывного расхода , мі/с

где D - диаметр самотечного водовода, м.

Диаметр трубопровода , м, подающего промывную воду от насосной станции 1-го подъема, к самотечным водоводам, определяем по формуле

где VB - скорость движения воды в трубопроводе от насосной станции 1-го подъема до самотечных водоводов (принимают равной 3-4 м/с), м/с;

- промывной расход, мі/с.

Принимаем диаметр трубопровода для подачи промывной воды = 300мм.

Суммарная величина потерь напора в самотечном водоводе складывается из потерь напора по длине и потерь напора на местные сопротивления.

Нормальный режим. Потери напора по длине , м, в самотечной линии определяем с помощью таблиц Шевелёва:

где  - гидравлический уклон (потери напора на 1 км длины трубопровода);

- длина самотечного водовода, км.

Потери напора на местные сопротивления , м, определяем по формуле

где- коэффициент местного сопротивления, принимаемый по табл. 2;

V - скорость движения воды в самотечном водоводе, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/сІ.

Таблица 2

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем согласно схеме водозабора:

Итого : 1,66

Аварийный режим. При промывке или ремонте одной секции весь расход 254 л/с пройдет по одной линии, а скорость удвоится. Тогда потери напора:

2.3 Определение отметок уровней воды в береговом колодце

Отметки уровней воды в береговом колодце определяют при нормальной и аварийной эксплуатации водозабора. При нормальной эксплуатации

одновременно действуют все секции водозабора. В аварийном режиме одна

из секций отключена, и весь расчетный расход воды или значительная его часть (не менее 70%) протекает через остальные секции.

Отметку уровня воды в приемном отделении , м, при нормальном режиме работы водозабора определяем по формуле:

где  - отметка минимального уровня воды в источнике, м;

 - отметка максимального уровня воды в источнике, м;

- потери напора в решетке (принимают равными 0,05 м), м;

 - потери напора по длине водовода, м;

 - .потери напора на местные сопротивлении, м.

Отметку уровня воды во всасывающем отделении , м определяют по формуле

где hc - потери напора в сетке (принимают равными 0,1 м), м.

Отметку уровня воды в приемном отделении , м, двухсекционного водозабора при аварийном режиме работы определяем по формуле:

где  - потери напора в решетке при аварийном режиме (принимают равными 0,1 м), м;

- потери напора по дайне водовода при аварийном режиме, м;

 - потери напора на местные сопротивления при аварийном режиме, м.

Отметку уровня воды во всасывающем отделении Z'BC, м, при аварийном режиме работы водозабора определяем по формуле

где  - потери напора в сетке при аварийном режиме (принимают равными 0,15 м), м.

2.4 Определение отметки днища берегового колодца

Отметку днища колодца , м, устанавливают исходя из высот полотна плоской сетки, отсчитываемой от минимального уровня воды во всасывающем отделении

где  - высота полотна плоской сетки, м;

- глубина приямка для осадка (принимают равной 0,5-0,7 м), м.

Отметку днища колодца необходимо проверить по заглублению под минимальный уровень воды всасывающей трубы (рис.1).

где  - допускаемое заглубление отверстия всасывающей трубы, принимают равным: (0,6-2), м;

 - расстояние от низа воронки до бетонного откоса приямка (принимают равным 0,8), м;

 - высота бетонного откоса приямка, м.

Высоту бетонного откоса приямка , м, можно ориентировочно определить по формуле

Диаметр отверстия воронки , м, принимают в зависимости от диаметра всасывающей трубы

Принимаем диаметр воронки

Допускаемое заглубление отверстия всасывающей трубы, можно принять

Расстояние от низа воронки до бетонного откоса приямка, можно принять

Из двух полученных расчетных отметок днища берегового колодца принимают меньшую.

Рис.1. Береговой колодец

2.5 Выбор насосной станции I подъема

Выбор насосов следует производить в зависимости от величины расчетного расхода, требуемого напора и в соответствии с номенклатурой выпускаемых отечественной промышленностью насосов.

Принимаем насос Grundfos HS 250x200x300, с частотой оборотов , L1=1700м, как наиболее рациональный с точки зрения соответствия напорно-расходной характеристики требуемым параметрам и экономичности.

Отметку оси насоса м, станции 1-го подъема определяем по формуле:

где - отметка уровня воды во всасывающем отделении при аварийном режиме работы водозабора, м;

 - допускаемая геометрическая высота всасывания, м;

- конструктивный запас (принимают равным 0,5-1 м), м.

Допускаемая геометрическая высота всасывания , м, определяется по формуле

 - атмосферное давление в зависимости от высоты над уровнем моря (принимаемое по табл. 3), м;

- давление насыщенных водяных паров в зависимости от температуры воды (принимаемое по табл. 4), м;

Δh- кавитационный запас (определяют по зависимости Q-Δh, приводимой на рабочих характеристиках насосов), м;

- потери напора во всасывающем трубопроводе (ориентировочно можно принимать равным 1-1,5 м), м.

Таблица 3

Таблица 4

2.6 Грузоподъемное оборудование

Типы и параметры грузоподъемного оборудования зависят от его назначения и требуемой грузоподъемности. Для обслуживания решеток и плоских сеток используют кошки и тали.

Грузоподъемность кошек и талей принимают исходя из необходимости преодоления ими тяжести решетки или сетки и силы их трения в пазах. Грузоподъемность этих устройств R, кг, определяют по формуле

где m –масса сетки в воде, кг;

f -коэффициент трения рамки сетки в пазах, принимаемый в зависимости от вида материалов (при трении стали по стали f =0,3, стали по бетону f = 0,5);

h -перепад уровней воды на сетке, м;

 -коэффициент обтекания стержней сетки, принимаемый равным 0,07-0,6 в зависимости от размеров и формы стержней сетки;

V - скорость на подходе к сетке, м/с;

F - площадь сетки, мІ;

 -плотность воды, кг/мі;

 -коэффициент запаса, равный 1,5.

Для монтажных и ремонтных работ рекомендуется предусматривать следующее подъемно-транспортное оборудование при массе груза:

-до 1 т - неподвижные балки с кошками-талями или кран-балки

подвесные ручные;

-до 5 т - краны мостовые ручные.

При подъеме груза на высоту более 6 м или при длине машинного зала более 18 м следует применять электрическое подъемно-транспортное оборудование.

Принимаем таль шестеренную, типа А.

Грузоподъемностью – 0,5 тонн

А(ширина) = 210 мм

Н (высота) = 320мм

Скорость подъема груза 1,45 м/мин

Масса = 27 кг

3. Расчёт и проектирование водоочистных сооружений

3.1 Определение производительности очистной станции

Полную расчетную производительность водопроводной очистной станции определяют по формуле:

Q=α∙Qп

где Q – полная расчётная производительность очистной станции, м/сут;

Qп - полезная производительность очистной станции, м/сут;

α - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции.

Q=1,04∙19561,5=20343,96 м/сут

Расходы воды на собственные нужды станции осветления, обезжелезивания и др. принимают: при повторном использовании промывной воды в размере 3-4% количества воды, подаваемой потребителям; без повторного использования – 10-14%.

Станцию водоподготовки рассчитывают на равномерную работу в течение суток, причем предусматривают возможность отключения отдельных сооружений для профилактического осмотра, чистки, текущего и капитального ремонтов.

3.2 Реагентное хозяйство

Реагентное хозяйство состоит из сооружений для хранения реагентов, приготовления их растворов и дозирования в обрабатываемую воду.

Доставку реагентов на крупные станции осуществляют железнодорожным транспортом. При доставке реагентов автомобильным транспортом предусматривают удобный проезд к месту выгрузки, места разворота и стоянки транспортных средств.

3.3 Определение для реагентов

Лучшей коагуляционной способностью обладают ионы алюминия и железа, соли которых применяют в качестве коагулянтов. Аl2(SO4)3- очищенные

Дозу коагулянта для обработки воды устанавливают на основании результатов пробного коагулирования. При невозможности проведения технологического анализа воды дозу принимают по табл.16 [1].

Дозу коагулянта для обработки цветных вод определяют по формуле

Дк=,

где Дк – доза коагулянта, мг/л;

Ц – цветность обрабатываемой воды, град.

При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимают большую из доз коагулянта, определенных по табл.16 [1].

По табл.16 [1] принимаем Дк= 37,5/л. т.к. приняли контактные осветлители, то принятое значение уменьшаем на 15% и получаем Дк расчётное=37,5мг/л.

Если щелочность обрабатываемой воды недостаточная, добавляют известь Са(ОН)2 или соду Na2CO3, т.е. подщелачивают ее. Дозу подщелачивающих реагентов определяют по формуле:

где Дщ – доза подщелачивающего реагента, мг/л;

Дк – доза коагулянта, мг/л;

lК - эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/(мг-экв), принимаемая для Аl(SO) - 57;

Кщ – коэффициент, равный для извести (по СаО) – 28;

Щ0 - минимальная щелочность воды (карбонатная жесткость), (мг-экв)/л.

Берём известь в целях экономии.

В случае получения отрицательной величины подщелачивания не требуется.

3.4 Хранение реагентов. Определение емкости растворных и расходных баков

Склады реагентов обычно совмещают с отделениями для приготовления и хранения их растворов. Рассчитывают склады для хранения 30-суточного запаса, считая по периоду максимального потребления реагентов, но не менее объема их разовой поставки. При обосновании объем складов допускается принимать на другой срок хранения, но не менее 15 суток.

При мокром хранении растворные баки являются одновременно хранилищами насыщенного раствора коагулянта. Объем баков определяют из расчета 2,2-2,5 м на 1 т товарного неочищенного и 1,9-2,2 м на 1т очищенного коагулянта. Общая емкость растворных баков должна быть увязана с объемом разовой поставки реагента. Количество баков должно быть не менее трех.

Количество реагента (коагулянта) на принятый срок хранения определяют по формуле:

Мк=Q∙Др∙Т/10000∙р

где Мк - количество реагента, т;

Q – полная расчетная производительность очистной станции, м/сут;

Др - доза реагента по максимальной потребности, мг/л;

Т – продолжительность хранения реагента, сут;

р – содержание активного безводного продукта в реагенте,%.

М=20343,96∙37,5∙30/10000∙40=57,2 т.

Доставка осуществляется ж/д путем. Принимаем 1 вагон на 60т.

Объём растворных баков определяем исходя из расчёта 2 м3 на 1 т. очищенного коагулянта:

W=2∙57,2=114,4м

Принимаем 3 растворных бака размером 4,44,4 м каждый, высоту слоя раствора принимаем 2,0 м.

Из растворных баков (баки мокрого хранения) раствор коагулянта перекачивают насосами в расходные, объём которых определяют по формуле:

Принимаем 2 расходных бака объемом 6,36 м каждый, высоту слоя раствора принимаем 2,0 м, площадью 1,78х1,78 м.

Для растворения коагулянта и перемешивания его в баках предусматривают подачу сжатого воздуха с интенсивностью: 8-10 л/(с∙м) для растворения; 3-5 л/(с∙м) для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках.

По площади баков, их числу и интенсивности подачи воздуха определяют для сухого растворения по формуле:

Qв=qв∙F∙n,

где Q в- расход воздуха, л/с;

qв - интенсивность подачи сжатого воздуха, л/(с∙м);

F – площадь одного бака, м;

n – число баков.

Расчет выполняют отдельно для растворных и расходных баков, затем полученные значения складывают и по суммарному результату подбирают воздуходувки (рабочую и резервную). Основные характеристики воздуходувок приведены в табл.4.28 [2].

Для растворных баков:

Qв=10∙19,36·3=580,8 л/с.

Для расходных баков:

Qв=5∙3,18∙2=31,8 л/с.

Принимаем 1 рабочий и 1 резервный насосы.

Х150-125-315-Д; подача 200 м/ч; напор 32 м; допустимый кавитационный запас 4,5 м; частота вращения 24 с; мощность насоса 24 кВт; КПД насоса 73%; масса насоса 200 кг.

Известь вводят в воду в виде раствора или суспензии (известкового молока). На водоочистные станции известь поставляют негашеной (комовой или молотой порошкообразной) и гашеной в виде известкового молока 30% концентрации или теста 50% концентрации.

При использовании комовой извести предусматривают ее гашение и хранение в виде теста в емкостях. Объем емкостей определяют из расчета 3,5-5 м на 1 т товарной извести. Количество извести на принятый срок хранения определяют по формуле:

Мu=Q∙Др∙Т/10000∙р

Мu=20343,96∙16,5∙30/10000∙60=1,68т.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5