|
Реферат: Водопроводная сеть города (Технология)
БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Факультет энергетического строительства
Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«ВОДОПРОВОДНАЯ СЕТЬ ГОРОДА»
Выполнил: Малиновский А.
А.
гр. 110129
Руководитель: Казанли Е.
А.
Минск 2001
Содержание:
Содержание: 2
Введение 3
1. Определение расчетных расходов воды 4
1.1. Определение расчетного населения 4
1.2. Определение расчетных расходов воды на хозяйственно питьевые нужды
населения 4
1.3. Определение расходов воды на поливку 5
1.4. Определение расходов воды для промышленных предприятий 6
1.4.1 Определение расхода воды на хозяйственно питьевые нужды рабочих 7
1.4.2. Определение расхода воды на душевые нужды 8
1.4.3. Определение расхода воды на технологические нужды 8
1.5. Составление суммарного графика водопотребления 11
1.6. Определение расходов воды на пожаротушение 12
2. Основные положения по трассировке водопроводной сети 13
3. Выбор режима работы насосов насосной станции 2-го подъема 14
3.1. Составление совмещенного графика водопотребления и работы насосов
насосных станций 1-го и 2-го подъема 14
3.2. Определение емкости бака водонапорной башни 14
3.3. Определение размеров бака водонапорной башни 15
3.4. Определение емкости запасно-регулирующих резервуаров 15
3.5. Выбор числа и основных размеров резервуара 17
4. Гидравлический расчет водопроводной сети 18
4.1. Основы гидравлического расчета 18
4.2. Определение характерных режимов работы сети 18
4.3. Определение удельного путевого и узловых расходов 18
4.4. Гидравлический расчет сети 20
Введение
Водоснабжение является одной из важнейших отраслей техники, направленной
на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных мест и развитие
промышленности. Снабжение населения чистой, доброкачественной водой в
достаточном количестве имеет важное санитарно-гигиеническое значение,
предохраняет людей от всевозможных эпидемических заболеваний,
распространяемых через воду.
Комплекс инженерных сооружений, предназначенных для получения воды из
природных источников, улучшения ее качества и передачи к местам
потребления, называют системой водоснабжения или водопроводом.
Для нужд современных городов и промышленных предприятий требуется огромное
количество воды, строго отвечающей по своим качествам требованиям
потребителей. Выполнение перечисленных задач требует тщательного выбора
источников водоснабжения, организации охраны их от загрязнений и очистки
воды на водопроводных сооружениях. Важной водохозяйственной проблемой
является плановое проведение широких комплексных мероприятий по защите от
загрязнения почвы, воздуха и воды, оздоровления рек и речных бассейнов.
В настоящее время особое внимание уделяется благоустройству городов и
рабочих поселков, включая сооружение водопроводов и канализации.
1. Определение расчетных расходов воды
1.1. Определение расчетного населения
Суммарное население принимается по данным генплана развития города и
плотности населения в зоне жилой застройки.
Ni – число жителей в районе
pi – плотность населения данного района, чел/Га
Fi – площадь района, Га
Площадь района А – 345,5 Га., района Б – 234,8 Га.
pА = 300 чел/Га. pБ = 210 чел/Га.
NА= pА ?FA=300 ?345,5=103650 чел. NБ= pБ ?FБ=210 ?234,8=49308 чел.
Nгорода=152958 чел.
1.2. Определение расчетных расходов воды на хозяйственно питьевые нужды
населения
Расчетный средний за год суточный расход воды на питьевые нужды населения
определяется в зависимости от расчетного числа жителей и нормы
водопотребления.
Норма водопотребления – расход воды, приходящейся на одного потребителя в
единицу времени.(дм3/чел ?сут)
[pic] м3/сут [pic] м3/сут
qжi – норма водопотребления i-го района, которая принимается по СНиП
2.04.02-84
Степень санитарно-технического благоустройства зданий:
Район А 2 160 – 230 – 200 дм3/чел ?сут
Район Б 3 230 – 350 – 300 дм3/чел ?сут
[pic] [pic]
[pic]
Максимальный суточный расход воды в сутки наибольшего водопотребления
определяется по формуле:
[pic]
Kсут.max – коэффициент суточной неравномерности водопотребления,
учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий степень
благоустройства зданий и изменение водопотребления по сезонам года и дням
недели.
Kсут.max – принимают по СНиП 2.04.02-84
Kсут.max=1,1 – 1,3 Kсут.max=1,2
[pic]
Максимальный часовой расход воды определяется по формуле:
[pic]
K.ч.max – коэффициент часовой неравномерности, показывающий
неравномерность потребления воды по часам суток и определяется согласно
СНиП 2.04.02-84
[pic]
?max – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим
работы предприятий и другие местные условия.
?max=1,2..1,4 примем: ?max=1,3
?max – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте. Он
принимается согласно СНиП 2.04.02-84
Nгорда=152958 ?max=1,075
[pic] [pic]
[pic]
1.3. Определение расходов воды на поливку
В зависимости от покрываемой территории, способа поливки, вида насаждений,
климатических и других местных условий расходы воды на поливку в населенных
пунктах и на территории промышленных предприятий определяют по
СНиП 2.04.02-84 и формуле:
[pic]
Fiпол – площадь поливаемой территории Га.
qiпол – норма расхода воды на одну поливку в дм3/м2 в зависимости от вида
поливаемых площадей.
Fгорода=580,3 Га.
Определение расчетных расходов воды на поливку сводим в таблицу 1.1.
Из системы водоснабжения города забирается расход воды только на поливку
газонов и цветников в объеме 552 м3/сут. Поливка остальных видов территории
осуществляется специальными машинами и вода забирается непосредственно из
поверхностных источников. Поливка осуществляется 2 раза в сутки в течение 6
часов, 3 часа утром с 6 до 9, и 3 часа вечером с 18 до 21.[pic]
Таблица 1.1. Расходы воды на поливку.
|Поливаемая территория|Площадь поливаемой|Норма расхода |Расход воды на |
| |территории, Га. |воды, дм3/м2 |поливку, м3/сут |
|Механизированная |28,43 |1,5 |426 |
|мойка улиц и площадей| | | |
|Механизированная |28,43 |0,4 |114 |
|поливка улиц и | | | |
|площадей | | | |
|Поливка зеленых |16,83 |4 |673 |
|насаждений парков | | | |
|Поливка газонов и |11,03 |5 |552 |
|цветников | | | |
1.4. Определение расходов воды для промышленных предприятий
Исходные данные для расчета водопотребления промышленных предприятий
приводятся в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Характеристика промышленных предприятий
|Наи|Сан|Нор|Общ|Количество работающих по сменам |Кол|Сут|Распределени|
|мен|ита|мат|ее |человек |иче|очн|е расходов |
|ова|рна|ивн|чис| |ств|ый |воды по |
|ние|я |ое |ло | |о |рас|сменам |
|пре|хар|чис|раб| |раб|ход|м3/сут |
|дпр|акт|ло |очи| |очи|вод| |
|ият|ери|раб|х | |х |ы | |
|ия |сти|очи| | |при|на | |
| |ка |х | | |ним|тех| |
| |про|на | | |ающ|нич| |
| |изв|одн| | |их |еск| |
| |одс|у | | |душ|ие | |
| |тве|душ| | | |нуж| |
| |нны|еву| | | |ды | |
| |х |ю | | | |м3/| |
| |про|сет| | | |сут| |
| |цес|ку | | | | | |
| |сов| | | | | | |
| | | | |I |II |III | | | |
| | | | |Все|Хол|Гор|Все|Хол|Гор|Все|Хол|Гор| | |I |II |III|
| | | | |го |одн|ячи|го |одн|ячи|го |одн|ячи| | | | | |
| | | | | |ые |е | |ые |е | |ые |е | | | | | |
| | | | | |цех|цех| |цех|цех| |цех|цех| | | | | |
| | | | | |а |а | |а |а | |а |а | | | | | |
|№1 |IIв|5 |175|875|525|350|525|315|210|350|210|140|306|250|100|875|625|
| | | |0 | | | | | | | | | | |0 |0 | | |
|№2 |Iб |7 |190|114|912|228|760|608|152|— |— |— |228|280|168|112|— |
| | | |0 |0 | | | | | | | | | |0 |0 |0 | |
1.4.1 Определение расхода воды на хозяйственно питьевые нужды рабочих
Суточный расход воды на хозяйственно питьевые нужды рабочих промышленных
предприятий зависит от характера производства, количества рабочих, числа
смен на предприятии, и складывается из хозяйственно питьевых и душевых
нужд.
Суточный расход воды на хозяйственно питьевые нужды определяется по
формуле:
[pic] [pic]
[pic] [pic]
qхол – норма расхода воды в холодных цехах на одного рабочего. Она
составляет 25 дм3 в смену.
qгор – норма расхода воды в горячих цехах на одного рабочего. Она
составляет 45 дм3 в смену.
I предприятие:
I смена:
Nрхол = 525 Nргор = 350
[pic] [pic] [pic]
II смена:
Nрхол = 315 Nргор = 210
[pic] [pic] [pic]
III смена :
Nрхол = 210 Nргор = 140
[pic] [pic]
[pic]
[pic]
II предприятие:
I смена:
Nрхол = 912 Nргор = 288
[pic] [pic] [pic]
II смена :
Nрхол = 608 Nргор = 152
[pic] [pic]
[pic]
[pic]
1.4.2. Определение расхода воды на душевые нужды
Максимальный расход воды на пользование душем принимается равным
500 дм3/час на одну душевую сетку. Продолжительность пользования душем
после окончания смены – 45 минут или 0,75 часа.
Расчетное количество душевых сеток принимается для смены с максимальным
количеством работающих.
[pic]
[pic] – число душевых сеток
Nдуш – максимальное число человек в смену, принимающих душ
Nнорм – нормативное число рабочих приходящихся на одну душевую сетку,
принимаемое в зависимости от группы производственных процессов
[pic] [pic]
[pic] [pic]
1.4.3. Определение расхода воды на технологические нужды
Количество воды, требуемое на технологические нужды, определяется в
соответствии с заданием на проектирование.
Расходование воды в течение смены принимается равномерным.
[pic]
Т – время работы смены – 8 часов.
I предприятие:
[pic] [pic] [pic]
II предприятие:
[pic] [pic]
Суммарные расходы воды по отдельным предприятиям сводим в таблицу 1.3.
Таблица 1.3. Потребление воды промышленными предприятиями
|Часы |Питьевые нужды |Душевые нужды |Технологически|Суммарные |Приведенные |
|суток | | |е нужды |расходы |расходы воды |
| |Распределение |Распределение | | | | |
| |расходов в хол. цехах|расходов в гор. цехах| | | | |
| |% Qсм |№1 |№2 |% Qсм |№1 |№2 |№1 |№2 |№1 |№2 |№1 |№2 |№1 |№2 |
| | |м3/ч |м3/ч | |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |м3/ч |
|III | | | | | | | | | | | | | | |
|смена | | | | | | | | | | | | | | |
|0-1 |6,25 |0,3281|— |12,05 |0,7591|— |22,875|12,375|78 |— |101,96|12,375|102 |12 |
| | |25 | | |5 | | | | | |23 | | | |
|1-2 |12,5 |0,6562|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,415|0 |79 |0 |
| | |5 | | |5 | | | | | |4 | | | |
|2-3 |12,5 |0,6562|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,415|0 |79 |0 |
| | |5 | | |5 | | | | | |4 | | | |
|3-4 |18,75 |0,9843|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,743|0 |80 |0 |
| | |75 | | |5 | | | | | |53 | | | |
|4-5 |6,25 |0,3281|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,087|0 |79 |0 |
| | |25 | | |5 | | | | | |28 | | | |
|5-6 |12,5 |0,6562|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,415|0 |79 |0 |
| | |5 | | |5 | | | | | |4 | | | |
|6-7 |12,5 |0,6562|— |12,05 |0,7591|— |— |— |78 |— |79,415|0 |79 |0 |
| | |5 | | |5 | | | | | |4 | | | |
|7-8 |18,75 |0,9843|— |15,65 |0,9859|— |— |— |79 |— |80,970|0 |81 |0 |
| | |75 | | |5 | | | | | |33 | | | |
|Qсм |100 |5,25 |— |100 |6,3 |— |22,875|12,375|625 |— |659,42|12,375|658 |12 |
| | | | | | | | | | | |5 | | | |
|I | | | | | | | | | | | | | | |
|смена | | | | | | | | | | | | | | |
|8-9 |6,25 |0,8203|1,425 |12,05 |1,8978|1,2363|22,875|— |125 |210 |150,59|212,66|151 |213 |
| | |13 | | |75 |3 | | | | |32 |13 | | |
|9-10 |12,5 |1,6406|2,85 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |128,53|214,08|129 |214 |
| | |25 | | |75 |3 | | | | |85 |63 | | |
|10-11 |12,5 |1,6406|2,85 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |128,53|214,08|129 |214 |
| | |25 | | |75 |3 | | | | |85 |63 | | |
|11-12 |18,75 |2,4609|4,275 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |129,35|215,51|129 |216 |
| | |38 | | |75 |3 | | | | |88 |13 | | |
|12-13 |6,25 |0,8203|1,425 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |127,71|212,66|128 |213 |
| | |13 | | |75 |3 | | | | |82 |13 | | |
|13-14 |12,5 |1,6406|2,85 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |128,53|214,08|129 |214 |
| | |25 | | |75 |3 | | | | |85 |63 | | |
|14-15 |12,5 |1,6406|2,85 |12,05 |1,8978|1,2363|— |— |125 |210 |128,53|214,08|129 |214 |
| | |25 | | |75 |3 | | | | |85 |63 | | |
|15-16 |18,75 |2,4609|4,275 |15,65 |2,4648|1,6056|— |— |125 |210 |129,92|215,88|130 |216 |
| | |38 | | |75 |9 | | | | |58 |07 | | |
|Qсм |100 |13,125|22,8 |100 |15,75 |10,26 |22,875|— |1000 |1680 |1051,7|1713,0|1054 |1714 |
| | | | | | | | | | | |5 |6 | | |
|II | | | | | | | | | | | | | | |
|смена | | | | | | | | | | | | | | |
|16-17 |6,25 |0,4925|0,95 |12,05 |1,1387|0,8242|22,875|12,375|109 |140 |133,50|154,14|134 |154 |
| | | | | |25 |2 | | | | |62 |92 | | |
|17-18 |12,5 |0,985 |1,9 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |109 |140 |111,12|142,72|111 |143 |
| | | | | |25 |2 | | | | |37 |42 | | |
|18-19 |12,5 |0,985 |1,9 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |109 |140 |111,12|142,72|111 |143 |
| | | | | |25 |2 | | | | |37 |42 | | |
|19-20 |18,75 |1,4775|2,85 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |109 |140 |111,61|143,67|112 |144 |
| | | | | |25 |2 | | | | |62 |42 | | |
|20-21 |6,25 |0,4925|0,95 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |109 |140 |110,63|141,77|111 |142 |
| | | | | |25 |2 | | | | |12 |42 | | |
|21-22 |12,5 |0,985 |1,9 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |110 |140 |112,12|142,72|112 |143 |
| | | | | |25 |2 | | | | |37 |42 | | |
|22-23 |12,5 |0,985 |1,9 |12,05 |1,1387|0,8242|— |— |110 |140 |112,12|142,72|112 |143 |
| | | | | |25 |2 | | | | |37 |42 | | |
|23-24 |18,75 |1,4775|2,85 |15,65 |1,4789|1,0704|— |— |110 |140 |112,95|143,92|113 |144 |
| | | | | |25 |6 | | | | |64 |05 | | |
|Qсм |100 |7,88 |15,2 |100 |9,45 |6,84 |22,875|12,375|875 |1120 |915,20|1154,4|916 |1156 |
| | | | | | | | | | | |5 |15 | | |
|Qпр |300 |26,255|38 |300 |31,5 |17,1 |68,625|24,75 |2500 |2800 |2626,3|2879,8|2628 |2882 |
| | | | | | | | | | | |8 |5 | | |
1.5. Составление суммарного графика водопотребления
Расход воды населением города в течение суток характеризуется большой
неравномерностью. Режим суточного потребления воды в городе зависит от
многих факторов: режима жизни и работы населения, степени санитарно-
технического благоустройства зданий, культуры и быта населения и т.д.
Для правильного определения расчетной мощности проектируемого водопровода
необходимо определить максимальные значения расчетных расходов воды, подачу
которой он должен обеспечить потребителям.
Для определения максимального часового расхода, необходимого для расчета
водопроводной сети и выбора режима работы насосной станции второго подъема,
определяем режимы потребления воды отдельными категориями водопотребителей.
Потребление воды на нужды населения по часам суток определяется в
зависимости от коэффициента часовой неравномерности. Если величина
расчетного коэффициента часовой неравномерности отличается от табличной, то
для расчета принимаем график с наиболее близким к расчетному коэффициентом
неравномерности и проводим соответствующую корректировку.
Определение расходов по часам суток в населенном пункте сводим в таблицу
1.4.
Таблица 1.4. определение суммарных расходов воды.
|Часы |Питьевые нужды населения |Расход |Расход воды на |Суммарные |
|суток | |воды на|предприятиях |расходы |
| | |поливку| | |
| | |м3/ч | | |
| |В% для |В% для |м3/ч | |№1 м3/ч|№2 м3/ч|м3/ч |% |
| |ктч=1,4|ктч=1,4| | | | | | |
|0-1 |2,5 |2,5 |1065 | |102 |12 |1179 |2,42 |
|1-2 |2,45 |2,45 |1044 | |79 |0 |1123 |2,31 |
|2-3 |2,2 |2,2 |938 | |79 |0 |1017 |2,09 |
|3-4 |2,25 |2,25 |959 | |80 |0 |1039 |2,13 |
|4-5 |3,2 |3,2 |1364 | |79 |0 |1443 |2,96 |
|5-6 |3,9 |3,9 |1662 | |79 |0 |1741 |3,58 |
|6-7 |4,5 |4,5 |1918 |92 |79 |0 |2089 |4,29 |
|7-8 |5,1 |5,1 |2174 |92 |81 |0 |2347 |4,82 |
|8-9 |5,35 |5,35 |2281 |92 |151 |213 |2737 |5,62 |
|9-10 |5,85 |5,85 |2494 | |129 |214 |2837 |5,83 |
|10-11 |5,35 |5,35 |2281 | |129 |214 |2624 |5,39 |
|11-12 |5,25 |5,25 |2238 | |129 |216 |2583 |5,31 |
|12-13 |4,6 |4,6 |1961 | |128 |213 |2302 |4,73 |
|13-14 |4,4 |4,4 |1876 | |129 |214 |2219 |4,56 |
|14-15 |4,6 |4,6 |1961 | |129 |214 |2304 |4,73 |
|15-16 |4,6 |4,6 |1961 | |130 |216 |2307 |4,74 |
|16-17 |4,9 |4,9 |2089 | |134 |154 |2377 |4,88 |
|17-18 |4,8 |4,8 |2046 | |111 |143 |2300 |4,72 |
|18-19 |4,7 |4,7 |2003 |92 |111 |143 |2349 |4,82 |
|19-20 |4,5 |4,5 |1918 |92 |112 |144 |2266 |4,65 |
|20-21 |4,4 |4,4 |1876 |92 |111 |142 |2221 |4,56 |
|21-22 |4,2 |4,2 |1790 | |112 |143 |2045 |4,2 |
|22-23 |3,7 |3,7 |1577 | |112 |143 |1832 |3,76 |
|23-24 |2,7 |2,7 |1151 | |113 |144 |1408 |2,9 |
|SQгор |100 |100 |42627 |552 |2628 |2882 |48689 |100 |
1.6. Определение расходов воды на пожаротушение
Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и число одновременных
пожаров зависит от числа жителей в населенном пункте и этажности застройки.
На промышленном предприятии количество пожаров зависит от площади
предприятия, а расход зависит от степени огнестойкости зданий, категории
производства по пожарной опасности, объема наибольшего здания и ширины
здания.
Нормы расхода воды на нужды пожаротушения принимаются по СНиП 2.04.02-84 —
на наружное пожаротушение, и по СНиП 2.04.01-85 — на внутреннее.
В нашем случае:
В населенном пункте:
Nгорда =152958 чел. Одновременно происходит 3 пожара.
Расход воды на один пожар – 40 дм3/сек.
На предприятиях:
|Наименование |Количество |Расход воды на |Расход воды на |
|предприятия |одновременных |наружное |внутреннее |
| |пожаров |пожаротушение |пожаротушение |
| | |дм3/сек |дм3/сек |
|I предприятие |2 |20 |2 струи по 5 |
|II предприятие |1 |30 |2 струи по 5 |
В соответствие со СНиП 2.04.02-84 расход воды на наружное пожаротушение
следует определять, как сумму потребного большего расхода (в населенном
пункте или на промышленном предприятии) и 50% потребного меньшего (в
населенном пункте или на промышленном предприятии).
[pic]
qн — расход воды на наружное пожаротушение
qв — расход воды на внутреннее пожаротушение
n — число одновременных пожаров
[pic]
[pic]
[pic]
2. Основные положения по трассировке водопроводной сети
При выборе трассы водопроводных линий следует соблюдать следующие
требования:
1. Обеспечить подачу воды в заданных количествах с необходимым давлением.
2. Обеспечить надежность работы сети, как при нормальной работе, так и при
аварии.
3. Запроектированная сеть должна обеспечивать наименьшую приведенных затрат
на строительство и эксплотацию систем водоснабжения.
Факторы, влияющие на конфигурацию сети:
1. Планировка объекта водоснабжения.
2. Местоположение наиболее крупных водопотребителей.
Соблюдая требования, предъявляемые к водопроводной сети и учитывая
факторы, влияющие на ее устройство, выбирается такая конфигурация сети,
которая обеспечивает, возможно, меньшую протяженность сети, наилучшие
условия прокладки и позволяет легко осуществлять ее дальнейшее развитие при
увеличении числа потребителей.
Линии водопроводной сети прокладывают по проездам.
При трассировке исходят из следующих соображений:
1. Основное направление линий магистральной сети должно соответствовать
главному направлению движения воды по территории города.
2. Магистральная сеть должна охватывать всех наиболее крупных потребителей,
подавать воду к регулирующим емкостям и принимать воду от всех
источников питания.
3. Выбор режима работы насосов насосной станции 2-го подъема
3.1. Составление совмещенного графика водопотребления и работы насосов
насосных станций 1-го и 2-го подъема
Выбор режимов работы насосов насосной станции 2-го подъема основывается на
суммарном графике водопотребления города.
Число рабочих насосов принимается 3 и мы задаем максимальное значение
подачи насосами, исходя из максимального значения потребления воды города.
Можно снижать подачу насосами на 0,3 – 1 %.
Примем максимальное значение потребления воды городом – 5,82% от общего
количества воды.
1 насос — 1,94%
2 насоса — 3,88%
3 насоса — 5,82%
3.2. Определение емкости бака водонапорной башни
Емкость водонапорной башни определяется по формуле:
[pic]
Wрег — регулирующая емкость водонапорной башни. Определяется совмещением
графиков суммарного водопотребления и режима работы насосов насосной
станции 2-го подъема, не должно превышать 5%.
Wпож — расход воды на пожаротушение, рассчитывается на 10 минут тушения
пожара.
Определение Wрег сводится в таблицу 3.1.
[pic]
Qсутmax — максимальный суточный расход воды принимается из таблицы 1.4.
Qсутmax=48689 м3
P — максимальное значение остатка воды в баке P=8,69 %
[pic]
[pic]
[pic]
Таблица 3.1. Определение регулирующей емкости бака.
|Часы суток |Потребление |Подача НС-II|Поступление |Расход из |Остаток в |
| |городом % |% |в бак % |бака % |баке % |
|0-1 |2,42 |1,94 | |0,48 |2,78 |
|1-2 |2,31 |1,94 | |0,37 |2,41 |
|2-3 |2,09 |1,94 | |0,15 |2,26 |
|3-4 |2,13 |1,94 | |0,19 |2,07 |
|4-5 |2,96 |1,94 | |1,02 |1,05 |
|5-6 |3,58 |3,88 |0,3 | |1,35 |
|6-7 |4,29 |3,88 | |0,41 |0,94 |
|7-8 |4,82 |3,88 | |0,94 |0 |
|8-9 |5,62 |5,82 |0,2 | |0,2 |
|9-10 |5,83 |5,82 | |0,01 |0,19 |
|10-11 |5,39 |5,82 |0,43 | |0,62 |
|11-12 |5,31 |5,82 |0,51 | |1,13 |
|12-13 |4,73 |5,82 |1,09 | |2,22 |
|13-14 |4,56 |5,82 |1,26 | |3,48 |
|14-15 |4,73 |5,82 |1,09 | |4,57 |
|15-16 |4,74 |5,82 |1,08 | |5,65 |
|16-17 |4,88 |5,82 |0,94 | |6,59 |
|17-18 |4,72 |5,82 |1,1 | |7,69 |
|18-19 |4,82 |5,82 |1 | |8,69 |
|19-20 |4,65 |3,88 | |0,77 |7,92 |
|20-21 |4,56 |3,88 | |0,68 |7,24 |
|21-22 |4,2 |3 | |1,2 |6,04 |
|22-23 |3,76 |1,94 | |1,82 |4,22 |
|23-24 |2,9 |1,94 | |0,96 |3,26 |
|S |100 |100 |9 |9 | |
3.3. Определение размеров бака водонапорной башни
[pic] [pic] [pic] [pic]
[pic]
3.4. Определение емкости запасно-регулирующих резервуаров
[pic]
Wрег — регулирующий объем резервуаров определяемый путем сравнения режимов
подачи насосами НС 1-го и 2-го подъемов.
Wпож — неприкосновенный противопожарный запас воды рассчитанный на 3-х
часовое тушение пожара.
W0 — объем воды на собственные нужды очистной станции, принимается равным
5-10 % от Qсутmax.
Определение Wрег сводим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2. Определение Wрег
|Часы суток |Подача НС-II|Подача НС-I |поступление |расход из |остаток в |
| |% |% |в резервуар |резервуара %|резервуаре %|
| | | |% | | |
|0-1 |1,94 |4,17 |2,23 | |8,36 |
|1-2 |1,94 |4,17 |2,23 | |10,59 |
|2-3 |1,94 |4,17 |2,23 | |12,82 |
|3-4 |1,94 |4,17 |2,23 | |15,05 |
|4-5 |1,94 |4,17 |2,23 | |17,28 |
|5-6 |3,88 |4,17 |0,29 | |17,57 |
|6-7 |3,88 |4,17 |0,29 | |17,86 |
|7-8 |3,88 |4,17 |0,29 | |18,15 |
|8-9 |5,82 |4,17 | |1,65 |16,5 |
|9-10 |5,82 |4,17 | |1,65 |14,85 |
|10-11 |5,82 |4,17 | |1,65 |13,2 |
|11-12 |5,82 |4,17 | |1,65 |11,55 |
|12-13 |5,82 |4,17 | |1,65 |9,9 |
|13-14 |5,82 |4,17 | |1,65 |8,25 |
|14-15 |5,82 |4,17 | |1,65 |6,6 |
|15-16 |5,82 |4,17 | |1,65 |4,95 |
|16-17 |5,82 |4,17 | |1,65 |3,3 |
|17-18 |5,82 |4,17 | |1,65 |1,65 |
|18-19 |5,82 |4,17 | |1,65 |0 |
|19-20 |3,88 |4,17 |0,29 | |0,29 |
|20-21 |3,88 |4,17 |0,29 | |0,58 |
|21-22 |3 |4,17 |1,17 | |1,75 |
|22-23 |1,94 |4,17 |2,23 | |3,98 |
|23-24 |1,94 |4,09 |2,15 | |6,13 |
|S |100 |100 |18,15 |18,15 | |
[pic]
[pic]
Qхозmax — максимальный хозяйственный расход за 3 часа. Определяется по
таблице 1.4. графа №8 Qхозmax=2837 м3/час.
Qпож — расход воды на пожаротушение. Qпож =612 м3/час.
Q1 — подача насосами НС-I за 1 час.
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
3.5. Выбор числа и основных размеров резервуара
принимаем к установке на станции два резервуара, емкость каждого
определяем по формуле:
[pic]
Подбираем резервуар:
|Номер |Марка |Емкость |Ширина |Высота|Длина |
|типового |резервуара | | | | |
|проекта | | | | | |
| | |Полезная |Номинальная | | | |
|901-4-62,8|РЕ-100М-100|9864 м3 |10000 м3 |36 м |4,8 м |60 м |
|3 | | | | | | |
4. Гидравлический расчет водопроводной сети
4.1. Основы гидравлического расчета
4.2. Определение характерных режимов работы сети
1st. Режим — максимальный хозяйственный водозабор — основной расчетный
режим.
2nd. Режим — максимальный хозяйственный водозабор — проверочный режим.
3rd. Режим — максимальный транзит в башню — проверочный режим.
Определение расходов для характерных режимов работы сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1.
|Расчетн|Водопотребление дм3/сек. |Способ подачи |
|ый | |дм3/сек. |
|случай | | |
|работы | | |
|сети | | |
| |Суммарн|Населен|Пром. |Пожар |Транзит|НС |ВБ |
| |ое |ие |предприятия | | | | |
| |водопот| | | | | | |
| |реблени| | | | | | |
| |е | | | | | | |
| | | |№1 |№2 | | | | |
|1-й |788 |693 |36 |59 |— |— |787 |1 |
|2-й |958 |693 |36 |59 |170 |— |958 |— |
|3-й |786 |521 |36 |60 |— |170 |787 |— |
Час максимального водопотребления приходится на 9-10 часов. В это время
насосы НС-2 подают 5,82% от максимального суточного расхода.
Производительность водонапорной башни в тот час, то есть расход из бака
составляет 0,01% от максимального суточного расхода, по данным таблицы 3.1.
[pic]
[pic]
Максимальный транзит в башню приходится на час 13-14. Это составляет 1,26%
от максимального суточного расхода, по данным таблицы 3.1.
[pic]
В это время насосы НС-2 подают 5,82% от максимального суточного расхода.
[pic]
4.3. Определение удельного путевого и узловых расходов
Удельный расход, т. е. Расход приходящийся на единицу длины, определяется
по формуле: [pic]
[pic][pic]
[pic]
Определение путевых расходов сводим в таблицу 4.2.
Таблица 4.2.
|№ Участков |Длины линий, м |Путевые расходы, дм3/с |
| |Фактические |Расчетные |Режим №1 |Режим №3 |
|1-2 |2050 |2050 |92 |70 |
|2-3 |1050 |1050 |47 |36 |
|3-4 |500 |500 |23 |17 |
|4-5 |300 |300 |14 |10 |
|5-1 |1400 |1400 |63 |48 |
|4-6 |850 |850 |38 |30 |
|6-7 |500 |500 |23 |17 |
|7-3 |950 |950 |43 |32 |
|2-8 |1300 |1300 |59 |44 |
|8-9 |650 |650 |29 |22 |
|9-10 |500 |500 |23 |17 |
|10-11 |950 |700 |32 |24 |
|11-12 |600 |600 |27 |20 |
|12-13 |1400 |1400 |63 |48 |
|13-9 |450 |450 |20 |15 |
|3-10 |1450 |725 |33 |25 |
|7-11 |1400 |1400 |63 |46 |
|? | |15325 |693 |521 |
Узловые расходы.
Узловой расход определяется, как сумма путевых расходов линий, подходящих
к данному узлу.
[pic]
Расчет по определению узловых расходов сводим в таблицу 4.3.
Таблица 4.3.
|№ |№ |Максимальный |Максимальный транзит |Сосредоточенны|
|узла|примыкающих|хозяйственный | |й при пожаре |
| |участков |водоразбор | | |
| | |?Qпут |qуз |Сосред|?Qпут |qуз |Сосред| |
| | | | |. | | |. | |
|1 |1-2, 1-5 |155 |78 |— |118 |59 |— |— |
|2 |2-1, 2-3, |198 |99 |— |150 |75 |— |— |
| |2-8 | | | | | | | |
|3 |3-2, 3-4, |146 |73 |— |110 |55 |— |— |
| |3-7, 3-10 | | | | | | | |
|4 |4-3, 4-6, |75 |38 |— |57 |28 |— |— |
| |4-5 | | | | | | | |
|5 |5-4, 5-1 |77 |38 |36 |58 |29 |36 |— |
|6 |6-7, 6-4 |61 |31 |— |47 |24 |— |— |
|7 |7-6, 7-3, |129 |64 |— |95 |48 |— |— |
| |7-11 | | | | | | | |
|8 |8-2, 8-9 |88 |44 |— |66 |33 |— |— |
|9 |9-8, 9-10, |72 |36 |59 |54 |27 |170 |— |
| |9-13 | | | | | | | |
|10 |10-9, |88 |44 |— |66 |33 |60 |45 |
| |10-12, | | | | | | | |
| |10-11 | | | | | | | |
|11 |11-10, |122 |61 |— |90 |45 |— |40 |
| |11-12, 11-7| | | | | | | |
|12 |12-11, |90 |45 |— |68 |34 |— |45 |
| |12-13 | | | | | | | |
|13 |13-12, 13-9|83 |42 |— |63 |31 |— |40 |
|? | | |693 | | |521 | | |
4.4. Гидравлический расчет сети
Гидравлический расчет выполняется методом Лобачева-Кросса. Этот метод
основан на решении систем уравнений относительно расходов воды. При этом
поправочные расходы определяют без учета взаимного влияния колец в сети, в
связи с этим необходимо проводить несколько повторных определений ?q и
невязок ?h, кольцевой сети. Условие: ?h=0 может быть получено во всех
кольцах путем проведения по контуру каждого кольца некоторого
фиксированного расхода воды в направлении обратном знаку невязки кольца.
[pic] — увязочный или поправочный расход.
Расчет выполняется на ЭВМ. Для выполнения расчета делаем предварительное
потокораспределение. Потокораспределение выполняем исходя из I закона
Кирхгофа, считая, что сколько воды пришло в узел столько и вышло из него.
Таблица 4.4. Определение диаметров участков сети.
|№ участков |Расходы воды |Диаметр |
| | |участка |
| |Режим №1 |Режим №2 |Режим №3 | |
|1-2 |18 |61 |53 |300 |
|2-3 |127 |169 |144 |450 |
|3-4 |170 |212 |176 |500 |
|4-5 |170 |213 |177 |500 |
|5-1 |96 |139 |112 |400 |
|4-6 |378 |463 |381 |700 |
|6-7 |378 |464 |382 |700 |
|7-3 |157 |200 |167 |500 |
|2-8 |46 |131 |122 |400 |
|8-9 |2 |87 |89 |350 |
|9-10 |131 |131 |112 |400 |
|10-11 |48 |50 |61 |300 |
|11-12 |48 |49 |61 |300 |
|12-13 |3 |41 |27 |300 |
|13-9 |39 |123 |4 |400 |
|3-10 |127 |170 |144 |450 |
|7-11 |157 |200 |167 |500 |
Подготовка к гидравлическому расчету на ЭВМ
|Режим №1 |
|№ |№ позиций|Кольцо |Диаметр |Факт. |Расход |Тип труб|
|участков| | |мм |длина м.|дм3/с | |
| | |Лево |Право | | | | |
|1-2 |1 |0 |1 |300 |2050 |18 |2 |
|2-3 |2 |1 |3 |450 |1050 |127 |2 |
|3-4 |3 |1 |2 |500 |500 |170 |2 |
|4-5 |4 |0 |1 |500 |300 |170 |2 |
|5-1 |5 |0 |1 |400 |1400 |96 |2 |
|4-6 |6 |0 |2 |700 |850 |378 |2 |
|6-7 |7 |2 |0 |700 |500 |378 |2 |
|7-3 |8 |2 |4 |500 |950 |157 |2 |
|2-8 |9 |0 |3 |400 |1300 |46 |2 |
|8-9 |10 |0 |3 |350 |650 |2 |2 |
|9-10 |11 |3 |5 |400 |500 |131 |2 |
|10-11 |12 |4 |5 |300 |950 |48 |2 |
|11-12 |13 |5 |0 |300 |600 |48 |2 |
|12-13 |14 |5 |0 |300 |1400 |3 |2 |
|13-9 |15 |0 |5 |400 |450 |39 |2 |
|3-10 |16 |3 |4 |450 |1450 |127 |2 |
|7-11 |17 |4 |0 |500 |1400 |157 |2 |
|Режим №2 |
|№ |№ позиций|Кольцо |Диаметр |Факт. |Расход |Тип труб|
|участков| | |мм |длина м.|дм3/с | |
| | |Лево |Право | | | | |
|1-2 |1 |0 |1 |300 |2050 |61 |2 |
|2-3 |2 |1 |3 |450 |1050 |169 |2 |
|3-4 |3 |1 |2 |500 |500 |212 |2 |
|4-5 |4 |0 |1 |500 |300 |213 |2 |
|5-1 |5 |0 |1 |400 |1400 |139 |2 |
|4-6 |6 |0 |2 |700 |850 |463 |2 |
|6-7 |7 |2 |0 |700 |500 |464 |2 |
|7-3 |8 |2 |4 |500 |950 |200 |2 |
|2-8 |9 |0 |3 |400 |1300 |131 |2 |
|8-9 |10 |0 |3 |350 |650 |87 |2 |
|9-10 |11 |3 |5 |400 |500 |131 |2 |
|10-11 |12 |4 |5 |300 |950 |50 |2 |
|11-12 |13 |5 |0 |300 |600 |49 |2 |
|12-13 |14 |0 |5 |300 |1400 |41 |2 |
|13-9 |15 |0 |5 |400 |450 |123 |2 |
|3-10 |16 |3 |4 |450 |1450 |170 |2 |
|7-11 |17 |4 |0 |500 |1400 |200 |2 |
|Режим №3 |
|№ |№ позиций|Кольцо |Диаметр |Факт. |Расход |Тип труб|
|участков| | |мм |длина м.|дм3/с | |
| | |Лево |Право | | | | |
|1-2 |1 |0 |1 |300 |2050 |53 |2 |
|2-3 |2 |1 |3 |450 |1050 |144 |2 |
|3-4 |3 |1 |2 |500 |500 |176 |2 |
|4-5 |4 |0 |1 |500 |300 |177 |2 |
|5-1 |5 |0 |1 |400 |1400 |112 |2 |
|4-6 |6 |0 |2 |700 |850 |381 |2 |
|6-7 |7 |2 |0 |700 |500 |382 |2 |
|7-3 |8 |2 |4 |500 |950 |167 |2 |
|2-8 |9 |0 |3 |400 |1300 |122 |2 |
|8-9 |10 |0 |3 |350 |650 |89 |2 |
|9-10 |11 |3 |5 |400 |500 |112 |2 |
|10-11 |12 |4 |5 |300 |950 |61 |2 |
|11-12 |13 |5 |0 |300 |600 |61 |2 |
|12-13 |14 |5 |0 |300 |1400 |27 |2 |
|13-9 |15 |0 |5 |400 |450 |4 |2 |
|3-10 |16 |3 |4 |450 |1450 |144 |2 |
|7-11 |17 |4 |0 |500 |1400 |167 |2 |
-----------------------
[pic]
176,64
176
171,84
176
0,99
4,16
4,8
h?>6
64
45
61
42
44
38
44
99
78
31
38+[36]
36+[59]
73
3
48
157
378
127
2
96
157
46
18
48
39
127
170
170
1
13
12
11
10
9
8пож
64
45
61
42
44
38
44
99
78
31
38+[36]
36+[59]
73
3
48
157
378
127
2
96
157
46
18
48
39
127
170
170
1
ВБ
13
12
11
10
9
8
2
1
7
6
5
4
3
I
II
III
IV
V
378
787 НС
I
112
III
787 НС
382
V
IV
III
II
I
3
4
5
6
7
1
2
8
9
10
11
12
13
ВБ
170
177
176
144
4
61
53
122
167
112
89
144
381
167
61
27
55
27
29+[36]
24
59
75
33
28
33+[60]
31
45
34
48
131
131
II
958 НС
464
V
IV
III
II
I
3
4
5
6
7
1
2
8
9
10
11
12
13
ВБ
213
212
170
123
49
61
131
200
139
87
169
463
200
50
41
73
36+[59]
38+[36]
31
78
99
44
38
44+[40]
42+[40]
61+[40]
45+[45]
64
Реферат на тему: Водородная энергетика
Министерство образования Российской Федерации
Южно-Российский государственный технический Университет
(Новочеркасский политехнический институт)
Волгодонский институт
Специальность: Котло-и реакторостроение
Кафедра: ТЭТиО
Факультет: Энергетических технологий
РЕФЕРАТ
по «Введение в специальность»
На тему
Водородная энергетика
Выполнил студент: гр. КР-02-Д2 Савочкин А.С.
Проверил преподаватель: Бубликов И. А.
Волгодонск 2004
Водородная энергетика.
В последние десятилетие стало совершенно очевидным, что дальнейшее
интенсивное развитие современной энергетики и транспорта ведет человечество
к крупномасштабному экологическому кризису. Стремительное сокращение
запасов ископаемого топлива будет принуждать индустриально развитые страны
расширять сеть атомных энергоустановок, которые во все возрастающей степени
станут повышать опасность их эксплуатации. Резко обострится проблема
утилизации радиоактивных отходов. Учитывая эту тревожную тенденцию, многие
ученые и практики определенно высказываются в пользу ускоренного поиска
альтернативных нетрадиционных источников энергии. В частности, их взоры
обращаются к водороду, запасы которого водах Мирового океана неисчерпаемы.
К тому же неоспоримым достоинством этого топлива являются относительная
экологическая безопасность его использования, приемлемость для тепловых
двигателей без существенного изменения их конструкции, высокая
калорийность, возможность долговременного хранения, транспортировки по
существующей транспортной сети, нетоксичность и т.д. Однако существенной
непреодоленной проблемой до сегодняшнего дня остается неэкономичность его
промышленного производства. Более 600 фирм, компаний, концернов,
университетских лабораторий и общественных научно-технических объединений
Западной Европы, США, Австралии, Канады и Японии усиленно работают над
удешевлением водорода. Успешное решение этой важнейшей задачи революционным
образом изменит всю мировую экономику и оздоровит окружающую среду.
Есть целый ряд известных способов разложения воды: химический,
термохимический, электролиз и др., но все они обладают одним и тем же
крупным недостатком - в технологическом процессе получения водорода
используется высокопотенциальная энергия, на получение которой в свою
очередь затрачивается дефицитное ископаемое топливо (уголь, природный газ,
нефтепродукты) или электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях. Такое
производство водорода, естественно, всегда будет оставаться неэкономичным и
экологически опасным, а, следовательно, бесперспективным.
Вместе с тем наша планета в буквальном смысле слова купается в потоке
тепловой энергии, поступающей от Солнца, из земных недр и от хозяйственной
деятельности человека. Вся проблема сводится лишь к тому как “вписать” этот
неиссякаемый источник низкопотенциального тепла в промышленную технологию
получения водорода из воды. Поэтому встает вопрос о концентрации
низкопотенциальной энергии до необходимых термодинамических параметров.
Традиционно он решается применением оптических концентраторов
инфракрасного излучения Солнца (собирающие линзы, зеркала и т.п.) или
использованием тепловых насосов, обычно, когда термический потенциал весьма
незначителен, например, в случае отбора тепла из окружающей воздушной или
водной среды. Первое из названных технических решений очень сильно зависит
от климатических и масштабных факторов, нестабильно во времени, а поэтому
не нашло широкого применения. Второе решение в меньшей степени подвержено
влиянию этих факторов, но не обеспечивает
достаточно высокой степени концентрации (обычно не более 7-10 раз),
что на
практике не позволяет сконцентрированное таким способом рассеянное
тепло
непосредственно с успехом использовать в процессе разложения воды.
Казалось бы, перспективное на первый взгляд направление развития
энергетики просто неосуществимо. Однако это не так. Такая возможность
существует. Решение проблемы становится очевидным, если процесс электролиза
водного раствора электролита и последующее сжигание полученных водорода и
кислорода рассматривать как единый замкнутый термодинамический цикл
теплового насоса.
Как известно причина расточительной затраты электроэнергии при
классическом электролизе кроется в том, что она используется на преодоление
сил гидратных связей ионов с молекулами воды и компенсацию эндотермического
эффекта реакции ее разложения. Поэтому для обеспечения восстановления ионов
на соответствующих электродах необходимо приложить большее напряжение, чем
в случае, когда не проявлялась бы это физическое явление. По этой и другим
причинам затраты электроэнергии на выработку одного кубометра водорода с
учетом перенапряжения при традиционном электролизе в промышленных условиях
составляют 18-21,6 МДж, а общий расход энергии (с учетом производства самой
электроэнергии) превышает 50 МДж, что делает водород недопустимо дорогим.
Электроводородный генератор (ЭВГ)
В результате проведенных работ изобретено и патентуется по системе РСТ
(международная заявка RU98/00190 от 07.10.97 г.) простое
высокопроизводительное устройство для разложения воды и производства из нее
беспрецедентно дешевого водорода методом гравитационного электролиза
раствора электролита, получившее название “электроводородный генератор
(ЭВГ)”. Он приводится в действие механическим приводом и работает при
обычной температуре в режиме теплового насоса, поглощая через свой
теплообменник необходимое при этом тепло из окружающей среды или утилизируя
теплопотери промышленных или транспортных энергоустановок. В процессе
разложения воды подведенная к приводу ЭВГ избыточная механическая энергия
может быть на 80 % преобразована в электроэнергию, которая затем
используется любым потребителем на нужды полезной внешней нагрузки. При
этом на каждую единицу затраченный мощности привода генератором в
зависимости от заданного режима работы поглощается от 20 до 88
энергетических единиц низкопотенциального тепла, что собственно и
компенсирует отрицательный термический эффект химической реакции разложения
воды. Один кубический метр условного рабочего объема генератора,
работающего в оптимальном режиме с КПД 86-98 %, способен за секунду
произвести 3,5 м 3 водорода и одновременно около 2,2 МДж постоянного
электрического тока. Единичная тепловая мощность ЭВГ в зависимости от
решаемой технической задачи может варьироваться от нескольких десятков ватт
до 1000 МВт. Расчетный удельный расход энергии на производство
газообразного водорода составляет 14,42 МДж?м-3. Стоимость его производства
(0,0038 $/ м3) становится в 1,5-2 раза ниже суммарной стоимости добычи и
транспортировки природного газа. Широкий диапазон регулирования и
неординарные удельные показатели процесса позволяют с гарантированным
успехом применить изобретение в большой и малой энергетике, на всех видах
транспорта, в сельском и коммунальном хозяйствах, в химической, цементной,
целлюлозно-бумажной, холодильной, атомной и космической промышленности,
цветной и черной металлургии, при опреснении морской воды, проведении
сварочных работ и т. д..
Физическая сущность рабочего процесса ЭВГ весьма проста и является
логическим развитием известных физических опытов Толмена и Стюарта,
осуществленных ими в 1916 году. Известно, что электролит при растворении
диссоциирует на ионы, которые гидратируются молекулами воды. В результате
вокруг них образуются гидратные оболочки различной прочности. Энергия
взаимодействия гидратированных разноименных ионов друг с другом резко
уменьшается и становится близкой энергии броуновского движения молекул
воды. Если концентрированный раствор диссоциированного электролита,
имеющего значительную разницу масс аниона и катиона, поместить в сильное
искусственное гравитационное | |
