Расчет водоснабжения и выбор насоса для предприятий сельского хозяйства (стр. 2 из 2)
h j=i* ℓ j,
где h j - потери напора на конкретном участке. м;
ℓ j - длина конкретного участка, м:
i - гидравлический уклон в метрах (потери капора на 1 м длины трубопровода).
Данные по i выбираем из таблицы (приложение Г, таблица Г.1).
Выбранные данные вместе с рассчитанным (принятым) диаметром трубопроводов и секундным расходом заносим в таблицу 2.
Таблица 2 - Значения диаметров, секундного расхода, 100 i и i для трубопроводов
| Трубопроводы | Диаметр трубопровода d,мм | Секундный расход Qc.max. Л/С | 100i. м | i, м |
| ℓ5 | 75 | 4,3 | 2,65 | 0,0265 |
| ℓ6 | 50 | 2,3 | 6,44 | 0,0644 |
| ℓ7 | 50 | 2,0 | 5,09 | 0,0509 |
| ℓ1, ℓ2, ℓ3 | 75 | 2,7 | 1,11 | 0,0111 |
Тогда величина потерь напора по длине определится по формуле (8), а местные потери напора в данном расчете принимаем 10% от потерь по длине
Величина потерь напора определяется по формуле
h5= i5* ℓ5
и будет равна h5= 0,0265*630=16,7 м
Местные потери напора, составляющие 10% от потерь напора по длине трубопровода ℓ5 будут равны 1,67 м (10% от 0,5 м). Для всех других трубопроводов расчеты аналогичны. Далее расчетные данные для всех трубопроводов записываем без дополнительных пояснений.
Потери по длине Местные потери
h5= 0,0265*630=16,7 м 10% (от 0,5 м) равно 1,67 м
h6=0,0644*250=16,1 м 10% (от 15 м) равно 1,61 м
h7=0,0509*340=17,3 м 10% (от 13,65 м) равно 1,73 м
Тогда сумма потерь напора в трубопроводах дм:
ℓ5 будет равна h5 =16,7+1,67=18,37 м,
ℓ6 будет равна h6 =16,1+1,61=17,71м,
ℓ7 будет равна h7 =17,3+1,73=19,03м
Тогда сумма потерь напора в разводящем трубопроводе определится из выражения
∑h1=h5 +h6=18,37+17,71=36,08м.
Принимаем ∑h1=36,08м.
Далее по формуле (7) находим высоту нагнетания (водонапорного бака, резервуара).
Нн=8+36,08+0=44,08м.
Это значит, что дно резервуара должно быть на высоте 44,08 м.
Далее общая длина ℓ обш всасывающего ℓ1 ,ℓ2 и нагнетательного ℓ3 трубопроводов определяется по формуле
ℓобщ =ℓ1 +ℓ2 +ℓ3
Тогда определяем
ℓобщ =5 + 73 + 49= 127 м.
Тогда величина потерь напора на всасывающем и нагнетательном трубопроводах по длине и местные потери определяются:
будут равны ℓобщ =0,0111*127=1,4 м и 10% (от 1,4) равно 0,14 м .
Тогда сумма потерь напора в трубопроводе ∑h будет равна
∑h =1,4+0,14=1,54м
Далее по формуле (6) определяем напор, который должен создавать насос
Ннасоса=5+44,08+2,8+1,54=53,42 м .
Имея расчетные данные: Ннасоса=53,42 м; Q.ч насоса =9,81 м3/ч
Q.с насоса =0,0027 м3/с или 2,7 л/с. производим энергетический расчет.
Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле
где Ррасч-расчетная мощность приводного двигателя, кВт;
Р- плотность воды, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Q.с насоса – подача насоса, м3/с;
Ннасоса -полный напор насоса, м;
ηнасоса - коэффициент полезного действия насоса;
ηпередачи - коэффициент полезного действия передачи; Р =1000кг/м3; ηнасоса=0,4…0,64; ηпередачи=0,95.
Используя расчетные значения Q.с насоса , Ннасоса и принимая ηнасоса=0,4 определяем расчетную мощность
кВт(Число 1000 в знаменателе - переводной коэффициент для получения результата в кВт).
С учетом коэффициента запаса, мощность двигателя определится по формуле;
Рдв = Ррасч *α ,
где α - коэффициент запаса мощности; α =1,1...2,0
Принимаем α=1,3;
Рдв - мощность двигателя с учетом всевозможных перегрузок, кВт.
ТогдаPдв= 3,63*1,3 = 4,72 кВт.
С учетом всех параметров выбираем насос центробежный 3К-6
Ннасоса=54,21м; Q.ч насоса =9,81 м3/ч; Нвс=5 м; n= 2900мин-1; р=16 кВт; η=50%
Расчет потребности емкости бака (резервуара) водопорной башни
Водонапорные башни служат для создания напора в разводящей сети и для хранения: запаса, воды, необходимого для уравнения разности между подачей воды насосной станцией и расходом ее потребителями. (Иногда в резервуаре хранится пожарный запас воды). Необходимая минимальная емкость напорного бака зависит от величины суточного расхода воды хозяйством, характера расходования ее по часам суток и времени работы насосной станции.
Расход воды по часам суток может быть установлен достаточно точно с учетом коэффициентов неравномерности и с учетом распорядка дня на ферме и выражаться в виде графика, представленного на рисунке 2. (График построен по исходным данным).
По известным данным Qcyт.max графика расходования воды в течение суток и режиме работы насосной станции, необходимая емкость бака определяется:
1. Методом составления расчетной таблицы.
ИЛИ
2.Методом построения интегрального графика.
1. Метод. Метод составления расчетной таблицы
Известные исходные данные:
1. Qcyт.mаx =147,18 м3/сут. Максимальный суточный расход считаем за 100%
2. График расходов по часам суток представлен на рисунке 2. Время работы насосной станции Т=15 часов в период с 5до 20 часов.
3. Qч насоса =9,81 м3/ч.
Как составляется расчетная таблица (в расчетном примере это таблица 3)
Графа 1 в таблице 3 - это часы суток, Тсуток
Графа 2 в таблице 3 - данные часового расхода в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx )
Графа 3 в таблице 3 - данные подачи воды насосом в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx )
Графа 4 в таблице 3 - алгебраическая сумма подачи воды насосом и расход воды потребителем за каждый час в процентах от максимального суточного расхода (от Qcyт.mаx ).
Насос работает 15 часов в сутки и подает в бак весь максимальный суточный расход, который обозначен за 100%. Значит, за каждый час работы насос подает 100%: 15 = 6,66%
По данным графы 4 не трудно определить, какое количество воды должно быть в баке к началу суток для обеспечения расхода в часы с 24 до 5 часов, когда насосная станция не работает.
Q0(количество воды на начало суток)=1,5+1,0+2,5+3,0+3,0=11%
Приняв на начало суток, количество воды в баке равным 11%, определяется остаток воды к концу каждого часа путем последовательного вычитания или прибавления данных графы 4. Полученные данные заносим в графу 5.
Таблица 3 –Данные к определению емкости бака
| Часы суток | Часовой расход в процентах от Qcyт.mаx | Подача воды насосной станцией в процентах от Qcyт.mаx | Алгебраическая сумма подачи и расход воды в процентах от Qcyт.mаx | Остаток воды в баке к концу каждого часа в процентах от Qcyт.mаx |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 24-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24 | 1,51,02,53,03,04,04,05,06,56,08,04,08,04,04,05,52,55,06,07,03,53,51,01,5 | -----6,666,666,666,666,666,666,666,666,666,666,666,666,666,666,66---- | -1,5-1,0-2,5-3,0-3,0+2,66+2,66+1,66+0,16+0,66-1,34+2,66-1,34+2,66+2,66+1,16+4,16+1,66+0,66-0,34-3,5-3,5-1,0-1,5 | 11-1,5=9,59,5-1,0=8,58,5-2,5=6,06,0-3,0=3,03,0-3,0=00+2,66=2,662,66+2,66=5,325,32+1,66=6,986,98+0,16=7,147,14+0,66=7,87,8-1,34=6,466,46+2,66=9,129,12-1,34=7,787,78+2,66=10,4410,44+2,66=13,113,1+1,16=14,2614,26+4,16=18,4218,42+1,66=20,0820,08+0,66=20,7420,74-0,34=20,420,4-3,5=16,916,9-3,5=13,413,4-1,0=12,412,4-1,5=10,9 |
Максимальная величина остатка воды в баке определяет необходимую емкость бака Wб или резервуара. В данном случае она равна 20,74% или
Wб= Qcyт.mаx * 20,74/100=147,18 *20,74/100=30,5м3
2. Метод. Метод построения интегрального графика
Определение емкости бака по методу построения интегрального графика состоит в следующем. В выбранном масштабе по оси абцисс графика (рисунок 3) откладываем часы суток, а по оси ординат -суммарные часовые расходы воды в процентах от Qcyт.mаx . Нанеся точки и соединив их, получим интегральную кривую расхода воды. Так, например, для данного расчетного примера суммарные
часовые расходы воды в процентам от Qcyт.mаx будут равны
в точке 11 к концу 1 часа....1,5%
21 к концу 2 часа....1,5 + 1,0= 2,5%
З1 к концу 3 часа..2,5 +2,5 = 5%
41 к концу 4 часа.. 5,0 - 3,0 = 8,0%
51 к концу 5 часа8,0+ 3,0 = 11,0%
231 к концу 23 часа97,5+1,0 = 98,5%
241 к концу 24 часа98,5+1,5=100,0%
Далее наносим на график суммарную линию подачи воды насосом. За каждый час работы насос подает одинаковое количество воды и в данном расчетном примере работает с 7 до 19 часов. Интегральная кривая подачи воды насосом будет прямая линия (показана на графике 3).
Тогда объем бака Wб (резервуара) определится по формуле
Wб= Qcyт.mаx * (а+в)/100,
где Wб. объем бака, м3;
(а + в) - сумма двух отрезков - наибольших (определяющих расстояние по вертикали между общими кривыми), взятых по разные стороны кривой расхода воды, %. (Число 100) - проценты.
Тогда
Wб=147,18*(11+9,5)/100=30,5м3
В том случае, когда при построении интегрального графика кривые расхода и подачи не пересекаются, в формулу подставляется значение наибольшего расстояния по вертикали между кривыми расхода и подачи.
Обычно расчетную емкость Wб увеличивают на 2...3% с целью постоянного запаса воды. В том случае, если проектируется хозяйственно-пожарный водопровод, то емкость бака увеличивается на объем дополнительного пожарного запаса воды.