Расчет водоснабжения и выбор насоса для предприятий сельского хозяйства (стр. 1 из 2)

ВГСХА

Кафедра технологического и энергетического оборудования

Контрольная работа

«Расчет водоснабжения и выбор насоса Расчет водоснабжения и выбор насоса для предприятий сельского хозяйства»

Вариант 22

Киров-2010

Исходные данные

Схема водопровода (рисунок 1)

Рисунок 1 - Расчетная схема водопровода: К - колодец (источник воды); НС — насосная станция (водоподъемник); HP -напорно-регулирующее сооружение; П1, П2, П3 - потребители; ℓ1, ℓ2 - линия всасывающего трубопровода; ℓ3 - линия напорного трубопровода; ℓ5 ,ℓ6 ,ℓ7 - линия разводящего трубопровода; НВС - высота всасывания геометрическая (расстояние по вертикали между уровнем воды в источнике и осью насоса); Нб - высота бака; Нг - геометрическая разность нивелирных отметок земли у башни и наиболее высоко расположенной точки водопотреблення.

Источник имеет дебит Д=205м3/ч.

3. Напорно-регулирующее сооружение - башенная водокачка или резервуар Нб=2,8м.

4. Геометрическая разность нивелирных отметок НГ=О.

Время работы насосной станции Т=15 часов (работает с 5 до 20 часов).

Потребители:

а) П1 - кролики m1=5100 голов; утки m2=34600 голов);

б) П2 – лошади m3=620голов, жеребята m4=350 голов.

7. Линии водопровода,

а) ℓ1 =НВС=5м; ℓ2=73 м.

б) ℓ3 =49 м.

в) ℓ5=630 м; ℓ6=250 м.; ℓ7=3405м.

8. Величина свободного напора в конечной точке водоразбора Нсвн=8 м.

9. Насос центробежный (привод ременный).

10. Расход воды по часам суток в процентах от суточного:

Часы, t	24-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24
Процент от суточного, б	1,5	1,0	2,5	3,0	3,0	4,0	4,0	5,0	6,5	6,0	8,0	4,0	8,0	4,0	4,0	5,5	2,5	5,0	6,0	7,0	3,5	3,5	1,0	1,5

Содержание работы и порядок ее выполнения

Под системой водоснабжения понимают весь комплекс сооружений и устройств на территории хозяйства, обеспечивающих все пункты потребления доброкачественной водой в требуемых количествах.

На животноводческих и птицеводческих фермах вода расходуется на поение животных и птицы, а также на технологические, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды. Расход воды на ферме зависит от вида животных, от выполняемых работ в течение суток и от времени года.

Согласно существующим нормам потребления воды различными группами животных; и удовлетворения технологических нужд различных объектов фермы, рассчитывается средний суточный расход воды на ферме (комплексе) по формуле

Qcyт.cp =q1m1+ q2m2+… qnmn (1)

где Qcyт.cp - средний суточный расход dоды на ферме, м3/cyт.

q1, q2, …,qn- среднесуточная норма потребления воды одним

потребителем, м3/сут;

m1,m2,...,mn - число потребителей, имеющих одинаковую норму потребления (голов, единиц и далее);

1,2,..., n - число групп потребителей.

Согласно норм водопотребления (приложение А, таблица АЛ и таблица Л.2) принимаем:

для кроликов q1=3 л/сут,

для уток q2=1,25 л/сут,

для лошадей q3=60 л/сут;

для жеребят q4= 45 л/сут;

Тогда, имея число потребителей: для кроликов m1=5100 голов;

для уток m2=34600 голов;

для лошади m3=620 голов;

для жеребят m4=350 голов;

определяем по формуле (1) средний суточный расход воды

Qcyт.cp =3*5100+1,25*34600+60*620+45*350=111500 л/сут = 111,5 м3/сут.

Среднесуточный расход воды летом выше, чем зимой. Неравномерность суточного водопотребления выражают коэффициенты суточной неравномерности. Тогда максимальный суточный расход воды на ферме или комплексе определится по формуле

Qсут.max =Qсут.ср * К1, (2)

где Qсут.max - максимальный суточный расход, м3/сут;

К1-коэффициент суточной неравномерности; К1=1,3…1,5, принимаем К1=1,32

Тогда

Qсут.max=111,5*1,32=147,18 м3/сут,

Для определения разовой потребности в воде необходимо учитывать, что в течение суток расход воды колеблется: в дневные часы он достигает максимума, а в ночное - минимума. При расчете максимального часового расхода воды принимается коэффициент часовой неравномерности, определяемый по формуле

К2= Qч.max/ Qч.ср,

где Qч.max - максимальный суточный расход, м3/сут;

К2-коэффициент суточной неравномерности;

Qч.ср= Qсут.max/24

Qч.ср- средний часовой расход, м3/ч;

Qч.max = Qч.ср * К2

или

Qч.max = Qсут.max * К2/24 (3)

Принимаем К2=2,5

Qч.max =147,18 *2,5/24=15,33 м3/ч,

(Число 24- количество часов в сутках)

Максимальный секундный расход рассчитывается по формуле

Qс.max = Qч.max/3600, (4)

где Qс.max =15,33/3600=0,0043 м3/с.

(Число 3600- количество секунд в одном часе).

Расчет для каждого потребителя заносим в таблицу 1.

Расход воды на тушение пожара на ферме зависит от степени огнестойкости зданий и объема. В задание вода на тушение пожара не предусмотрена.

Таблица 1- Расчетные данные потребности в воде для схемы водопотребителя

Наименование одинаковых потребителей	Количество потребителей, mi,	Суточная норма потребления воды, qi	Суточный расход воды Qсут.ср. м3	Максимальный суточный расход воды, Qсут.max, м3	Максимальный часовой расход воды, Qч.max, м3	Максимальный секундный расход воды
						Qс.max, м3	Qс.max, л
П1кроликиутки	510034600	31,25	58,55	77,286	8,05	0,0023	2,3
П2лошадижеребята	620350	6045	52,95	69,894	7,28	0,002	2
Итого	40670	109,25	111,5	147,18	15,33	0,0043	4,3

Для найденных Qч.max и Qс.max рассчитывают диаметры трубопроводов разводящей сети по формуле

Qс.max=π*d2*U/4,

где π*d2/4-площать круга, м2;

π=3,14;

d-диаметр трубы, м;

Тогда, проведя преобразования, получим

(5)

где U - скорость движения воды в трубе, м/с;

U =0,5... 1,25 м/с.

Принимаем U =0,95 м/с.

Расчет диаметров труб для различных участков определяется по формуле (5) и округляется до стандартных величин (практически всегда в большую сторону, если скорость движения воды принята максимально возможная).

Тогда а) для участка (труба ℓ5) определяется диаметр d5;

м. Принимаем d5=75мм

б) для участка (труба ℓ6) определяется диаметр d6;

м. Принимаем d6=50мм

в) для участка (труба ℓ7) определяется диаметр d7;

8м. Принимаем d7=50мм

Выбор водоподъемника

При выборе водоподъемника должно быть известно:

1.Источник воды с определенным дебитом Д=205м3/ч.

2. Напорно-регулирующее сооружение - башенная водокачка или резервуар Нб=2,8м.

3. Максимальный часовой расход воды Qч.max =15,33 м3/ч.

4. Величина свободного напора в конечной точке водоразбора Нсвн=8м.

5. Длина трассы всех участков водопроводной сети ℓ j, м.

Условия для выбора насоса (водоподъемника)

Суточная производительность насоса должна быть равна или больше максимального суточного расхода

Qсут. насоса ≥Qсут.max.

Часовая производительность насоса должна быть выбрана а зависимости от продолжительности работы водоподъемника и определяется по формуле

Q.ч насоса =Qсут.max/Т,

Т- продолжительность работы насосной станции, ч. (по исходным данным Т= 15 часов).

Тогда Q.ч насоса =147,18 /15=9,81 м3/ч.

Секундная производительность насоса определяется по формуле

Qс насоса = Q.ч насоса /3600

Тогда

Q.с насоса =9,81/3600=0,0027 м3/с или 2,7 л/с.

Диаметр трубопровода для всасывающей (ℓ1 и ℓ2) и нагнетательной (ℓ3) линии (условно, ввиду малого расстояния, принимаем их равными по диаметру) определяется как

Тогда

м

Принимаем диаметр трубопровода всасывающей (ℓ1 и ℓ2) и

нагнетательной (ℓ3) линии dнасоса =75мм. (При расчете скорость движения воды принята одинаковой во всасывающем и нагнетательном трубопроводах).

После определения часовой производительности насоса должно соблюдаться условие D ≥ Qч. насоса

4. Напор, создаваемый насосом, определяется по формуле

H насоса≥Нвс+Нн+Нб+∑h

где H насоса напор, создаваемый насосом, м;

Нвс - высота всасывания, м;

Нн - высота нагнетания, м;

Нб -высота бака, м;

∑h -сумма потерь напора на всасывающей и нагнетательной линиях, м;

∑h=∑h'+∑h'',

где ∑h'- сумма потерь напора по длине всасывающего и

нагнетательного трубопровода, м;

∑h''- местные потерн напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

5. Высота нагнетания водонапорного бака (резервуара) выбирается из расчета Нн≥Нсвн+∑h1±Нг, (7) где Нсвн величина свободного напора, м;

Нг - геометрическая разность нивелирных отметок, м;

∑h1- сумма потерь напора в разводящем трубопроводе, м;

∑h1=∑h'1+∑h''1,

где ∑h'1 -сумма потерь напора по длине разводящего трубопровода, м;

∑h''1-сумма местных потерь напора в разводящем трубопроводе, м.

Местные потери напора в сети составляют 5... 10% от величины потерь на трение по длине (эти данные используются в практических расчетах), а потери напора по длине определяются по формуле