Гидравлический расчет системы холодного водоснабжения с

Гидравлический расчет системы холодного водоснабжения с подбором диаметра
труб (2 типа потребителей)
Исходные данные:
Нормы расхода воды потребителями типа 2:
(Аптеки; лаборатория приготовления лекарств):
- Норма расхода воды общая в средние сутки qtotu, m, 2 = 310 л;
- Норма расхода холодной воды в средние сутки qcu, m, 2 = 55 л;
- Норма расхода горячей воды в средние сутки qhu, m, 2 = 55 л;
- Норма расхода воды общая в сутки наибольшего потребления q totu, 2 = 370 л;
- Норма расхода холодной воды в сутки наибольшего потребления qcu, 2 = 75 л;
- Норма расхода горячей воды в сутки наибольшего потребления q hu, 2 = 75 л;
- Норма расхода воды общая в час наибольшего потребления q tothr, u, 2 = 32 л;
- Норма расхода холодной воды в час наибольшего потребления qchr, u, 2 = 8,2 л;
- Норма расхода горячей воды в час наибольшего потребления q hhr, u, 2 = 8,2 л;
- Расход воды прибором общий qtoto, 2 = 0,2 л/с;
- Расход холодной воды прибором qco, 2 = 0,2 л/с;
- Расход горячей воды прибором qho, 2 = 0,2 л/с;
- Расход воды прибором общий qtoto, hr, 2 = 300 л/ч;
- Расход холодной воды прибором qco, hr, 2 = 200 л/ч;
- Расход горячей воды прибором qho, hr, 2 = 200 л/ч;
Нормы расхода воды потребителями типа 1:
(Аптеки; торговый зал и подсобные помещения):
- Норма расхода воды общая в средние сутки qtotu, m, 1 = 12 л;
- Норма расхода холодной воды в средние сутки qcu, m, 1 = 5 л;
- Норма расхода горячей воды в средние сутки qhu, m, 1 = 5 л;
- Норма расхода воды общая в сутки наибольшего потребления q totu, 1 = 16 л;
- Норма расхода холодной воды в сутки наибольшего потребления q cu, 1 = 7 л;
- Норма расхода горячей воды в сутки наибольшего потребления q hu, 1 = 7 л;
- Норма расхода воды общая в час наибольшего потребления q tothr, u, 1 = 4 л;
- Норма расхода холодной воды в час наибольшего потребления q chr, u, 1 = 2 л;
- Норма расхода горячей воды в час наибольшего потребления q hhr, u, 1 = 2 л;
- Расход воды прибором общий qtoto, 1 = 0,14 л/с;
- Расход холодной воды прибором qco, 1 = 0,1 л/с;
- Расход горячей воды прибором qho, 1 = 0,1 л/с;
- Расход воды прибором общий qtoto, hr, 1 = 60 л/ч;
- Расход холодной воды прибором qco, hr, 1 = 40 л/ч;
- Расход горячей воды прибором qho, hr, 1 = 40 л/ч;
Подача воды:
- Геометрическая высота подачи воды (от насоса) Hgeom = 6 м;
- Наименьший гарантированный напор в наружной водопроводной сети H g = 7 м;
Расход воды на пожаротушение:
- Расход воды на пожаротушение qп = 2,5 л/с;
Насос (Водонагреватель):
(Консольные электронасосы ОАО "ЭНА" (ТУ 3631-00200217969-95); К 100-65-200а/2-5):
- Подача номинальная qsphr, ном = 100 м3/ч;
- Подача минимальная qsphr, min = 55 м3/ч;
- Подача максимальная qsphr, max = 112 м3/ч;
- Напор номинальный Hspном = 38 м;
- Напор минимальный Hspmin = 34 м;
- Напор максимальный Hspmax = 44 м;
- Расчетная мощность насоса (водонагревателя) Qsp = 14,8 кВт;
Санитарные приборы с максимальным расходом воды:
(Душ; в групповой установке со смесителем):
- Максимальный общий секундный расход воды прибором qtoto, max = 0,2 л/с;
- Максимальный секундный расход холодной воды q co, max = 0,14 л/с;
- Максимальный секундный расход горячей воды qho, max = 0,14 л/с;
- Максимальный общий часовой расход воды прибором q toto, hr, max = 500 л/ч;
- Максимальный часовой расход холодной воды qco, hr, max = 270 л/ч;
- Максимальный часовой расход горячей воды qho, hr, max = 230 л/ч;
- Максимальный свободный напор для прибора Hf, max = 3 м;
- Максимальный расход от стока прибора qso, max = 0,2 л/с;
- Минимальный диаметр условного прохода подводки для прибора с максимальным расходом воды d o,
max = 10 мм;
- Минимальный диаметр условного прохода отвода для прибора с максимальным расходом воды d so, max
= 40 мм;
Водопотребители:
- Число водопотребителей типа 1 U1 = 2 ;
- Число водопотребителей типа 2 U2 = 3 ;
- Число санитарно технических приборов для водопотребителей типа 1 N 1 = 1 ;
- Число санитарно технических приборов для водопотребителей типа 2 N 2 = 2 ;
Участки сети водопровода:
- Число санитарно технических приборов на участке 1 N1 = 3 ;
- Длина участка 1 L1 = 7 м;
Счетчик воды:
- Диаметр условного прохода счетчика воды ds = 15 мм;
Температура воды:
- Температура холодной воды tc = 5 °C;
Результаты расчета:
1) Определение вероятности действия санитарно-технических приборов.
Водопотребители - двух типов.
Число водопотребителей:
U = U1+U2=2+3 = 5 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети для пользователей типа 1:
Ptot1 = qtothr, u, 1 U/(qtoto, 1 N1 3600) =
=4 · 5/(0,14 · 1 · 3600) = 0,03968254 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках холодного водоснабжения для
пользователей типа 1:
Pc1 = qchr, u, 1 U/(qco, 1 N1 3600) =
=2 · 5/(0,1 · 1 · 3600) = 0,02777778 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках горячего водоснабжения для
пользователей типа 1:
Ph1 = qhhr, u, 1 U1/(qho, 1 N1 3600) =
=2 · 2/(0,1 · 1 · 3600) = 0,01111111 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети для пользователей типа 2:
Ptot2 = qtothr, u, 2 U/(qtoto, 2 N2 3600) =
=32 · 5/(0,2 · 2 · 3600) = 0,11111111 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках холодного водоснабжения для
пользователей типа 2:
Pc2 = qchr, u, 2 U/(qco, 2 N2 3600) =
=8,2 · 5/(0,2 · 2 · 3600) = 0,02847222 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках горячего водоснабжения для
пользователей типа 2:
Ph2 = qhhr, u, 2 U2/(qho, 2 N2 3600) =
=8,2 · 3/(0,2 · 2 · 3600) = 0,01708333 .
Расход воды прибором общий:
qtoto = (N1 Ptot1 qtoto, 1+N2 Ptot2 qtoto, 2)/(N1 Ptot1+N2 Ptot2) =
=(1 · 0,03968254 · 0,14+2 · 0,1111111 · 0,2)/(1 · 0,03968254+2 · 0,1111111) = 0,19090909 л/с .
Расход холодной воды прибором:
qco = (N1 Pc1 qco, 1+N2 Pc2 qco, 2)/(N1 Pc1+N2 Pc2) =
=(1 · 0,02777778 · 0,1+2 · 0,02847222 · 0,2)/(1 · 0,02777778+2 · 0,02847222) = 0,16721311 л/с .
Расход горячей воды прибором:
qho = (N1 Ph1 qho, 1+N2 Ph2 qho, 2)/(N1 Ph1+N2 Ph2) =
=(1 · 0,01111111 · 0,1+2 · 0,01708333 · 0,2)/(1 · 0,01111111+2 · 0,01708333) = 0,17546012 л/с .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети:
Ptot = (qtothr, u, 1 U1+qtothr, u, 2 U2)/(qtoto N 3600) =
=(4 · 2+32 · 3)/(0,1909091 · 3 · 3600) = 0,05044091 (формула (3); п. 3.4 ).
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках холодного водоснабжения:
Pc = (qchr, u, 1 U1+qchr, u, 2 U2)/(qco N 3600) =
=(2 · 2+8,2 · 3)/(0,1672131 · 3 · 3600) = 0,01583697 (формула (3); п. 3.4 ).
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках горячего водоснабжения:
Ph = (qhhr, u, 1 U1+qhhr, u, 2 U2)/(qho N 3600) =
=(2 · 2+8,2 · 3)/(0,1754601 · 3 · 3600) = 0,01509259 (формула (3); п. 3.4 ).
2) Определение секундного расхода воды санитарными приборами
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети для пользователей типа 1:
Ptot1 = qtothr, u, 1 U/(qtoto, 1 N1 3600) =
=4 · 5/(0,14 · 1 · 3600) = 0,03968254 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках холодного водоснабжения для
пользователей типа 1:
Pc1 = qchr, u, 1 U/(qco, 1 N1 3600) =
=2 · 5/(0,1 · 1 · 3600) = 0,02777778 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках горячего водоснабжения для
пользователей типа 1:
Ph1 = qhhr, u, 1 U1/(qho, 1 N1 3600) =
=2 · 2/(0,1 · 1 · 3600) = 0,01111111 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети для пользователей типа 2:
Ptot2 = qtothr, u, 2 U/(qtoto, 2 N2 3600) =
=32 · 5/(0,2 · 2 · 3600) = 0,11111111 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках холодного водоснабжения для
пользователей типа 2:
Pc2 = qchr, u, 2 U/(qco, 2 N2 3600) =
=8,2 · 5/(0,2 · 2 · 3600) = 0,02847222 .
Вероятность действия санитарно-технических приборов на участках горячего водоснабжения для
пользователей типа 2:
Ph2 = qhhr, u, 2 U2/(qho, 2 N2 3600) =
=8,2 · 3/(0,2 · 2 · 3600) = 0,01708333 .
Расход воды прибором общий:
qtoto = (N1 Ptot1 qtoto, 1+N2 Ptot2 qtoto, 2)/(N1 Ptot1+N2 Ptot2) =
=(1 · 0,03968254 · 0,14+2 · 0,1111111 · 0,2)/(1 · 0,03968254+2 · 0,1111111) = 0,19090909 л/с .
Расход холодной воды прибором:
qco = (N1 Pc1 qco, 1+N2 Pc2 qco, 2)/(N1 Pc1+N2 Pc2) =
=(1 · 0,02777778 · 0,1+2 · 0,02847222 · 0,2)/(1 · 0,02777778+2 · 0,02847222) = 0,16721311 л/с .
Расход горячей воды прибором:
qho = (N1 Ph1 qho, 1+N2 Ph2 qho, 2)/(N1 Ph1+N2 Ph2) =
=(1 · 0,01111111 · 0,1+2 · 0,01708333 · 0,2)/(1 · 0,01111111+2 · 0,01708333) = 0,17546012 л/с .
3) Расчет максимального секундного расхода воды на участках сети
Т.к. N1 r 200; Ptot r 0,1 :
Коэффициент принимается по табл. 2 прил. 4 в зависимости от N1 Ptot
a = 0,4005873 .
Максимальный секундный расход на участке сети 1:
qtot1 = 5 qtoto a=5 · 0,1909091 · 0,4005873 = 0,3823788 л/с (формула (2); п. 3.3 ).
Т.к. N1 r 200; Ph r 0,1 :
Коэффициент принимается по табл. 2 прил. 4 в зависимости от N1 Ph
a = 0,2652778 .
Максимальный секундный расход горячей воды на участке сети 1:
qh1 = 5 qho a=5 · 0,1754601 · 0,2652778 = 0,23272835 л/с (формула (2); п. 3.3 ).
Максимальный секундный расход холодной воды на участке сети 1:
qc1 = qh1 =0,2327283 л/с .
Расход воды на концевых участках сети следует принимать по расчету, но не менее максимального
секундного расхода воды одним из установленных санитарно технических приборов.
4) Продолжение расчета по п. 3.3
Максимальный секундный расход воды на участке сети:
qtot = qtot1 =0,3823788 л/с .
5) Часовой расход воды санитарно-техническими приборами
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы в целом для пользователей
типа 1:
Ptothr, 1 = 3600 Ptot1 qtoto, 1/qtoto, hr, 1 =
=3600 · 0,03968254 · 0,14/60 = 0,33333334 .
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы холодного водоснабжения в
целом для пользователей типа 1:
Pchr, 1 = 3600 Pc1 qco, 1/qco, hr, 1 =
=3600 · 0,02777778 · 0,1/40 = 0,25000002 .
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы горячего водоснабжения в
целом для пользователей типа 1:
Phhr, 1 = 3600 Ph1 qho, 1/qho, hr, 1 =
=3600 · 0,01111111 · 0,1/40 = 0,09999999 .
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы в целом для пользователей
типа 2:
Ptothr, 2 = 3600 Ptot2 qtoto, 2/qtoto, hr, 2 =
=3600 · 0,1111111 · 0,2/300 = 0,26666664 .
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы холодного водоснабжения в
целом для пользователей типа 2:
Pchr, 2 = 3600 Pc2 qco, 2/qco, hr, 2 =
=3600 · 0,02847222 · 0,2/200 = 0,10249999 .
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы горячего водоснабжения в
целом для пользователей типа 2:
Phhr, 2 = 3600 Ph2 qho, 2/qho, hr, 2 =
=3600 · 0,01708333 · 0,2/200 = 0,06149999 .
Расход воды прибором общий:
qtoto, hr = (N1 Ptothr, 1 qtoto, hr, 1+N2 Ptothr, 2 qtoto, hr, 2)/(N1 Ptothr, 1+N2 Ptothr, 2) =
=(1 · 0,3333333 · 60+2 · 0,2666667 · 300)/(1 · 0,3333333+2 · 0,2666667) = 207,69232047 л/ч .
Расход холодной воды прибором:
qco, hr = (N1 Pchr, 1 qco, hr, 1+N2 Pchr, 2 qco, hr, 2)/(N1 Pchr, 1+N2 Pchr, 2) =
=(1 · 0,25 · 40+2 · 0,1025 · 200)/(1 · 0,25+2 · 0,1025) = 112,08791209 л/ч .
Расход горячей воды прибором:
h
h
h
h
h
h
o, hr = (N1 P hr, 1 q o, hr, 1+N2 P hr, 2 q o, hr, 2)/(N1 P hr, 1+N2 P hr, 2) =
=(1 · 0,09999999 · 40+2 · 0,06149999 · 200)/(1 · 0,09999999+2 · 0,06149999) = 128,2511186 л/ч .
qh
6) Подбор диаметра труб трубопровода холодного водоснабжения
Подбор диаметра труб на участке 1 в секционном узле
Участок 1 - не является водоразборным стояком.
Расход воды на участке:
q = qc1 =0,2327283 л/с .
Трубы - стальные.
Диаметр труб - определяется в расчете.
Диаметр труб - назначается минимально допустимым по п. 7.6 СНиП 2.04.01.
Диаметр труб участка 1:
d1 = dmin =10 мм .
7) Потери напора на участках трубопровода
Водопровод - хозяйственно-питьевой.
kl=0,3 .
Объединение стояков в секционные узлы - отсутствует.
8) Продолжение расчета по п. 7.7
q=
qc1
Расход воды на участке:
=0,2327283 л/с .
Площадь сечения потока:
w = p (0,001 d1)2/4=3,14159265 · (0,001 · 10)2/4 = 0,00007854 м2 .
Скорость движения жидкости:
u = 0,001 q/w=0,001 · 0,2327283/0,00007854 = 2,96318182 м/с .
Т.к. u t 1,2 м/с :
Уклон труб канализации:
i = 0,00107 u2/(0,001 d1)1,3=0,00107 · 2,9631822/(0,001 · 10)1,3 = 3,74024828 .
(i определено по таблицам Шевелева Ф.А.)
Потери напора на участке 1:
H1 = i L1 (1+kl)=3,740248 · 7 · (1+0,3) = 34,0362568 м (формула (12); 7.7 ).
9) Продолжение расчета по п. 7.7
SHi = 34,03626 = 34,03626 м.
10) Потери давления в счетчике
Гидравлическое сопротивление счетчика принимается по табл. 4 в зависимости от d s
S = 14,5 м/(л/с)2 .
Расчет - системы холодного водоснабжения.
Максимальный секундный расход на участке сети:
qc = qc1 =0,2327283 л/с .
Потери давления в счетчике воды:
h = S qc2=14,5 · 0,23272832 = 0,78535569 м (формула (18); п. 11.4 ).
11) Расчет требуемого напора насоса
Сумма потерь напора в трубопроводе:
SHtot, l = SHi+h =34,03626+0,7853557 = 34,8216157 м .
Требуемый напор насоса:
Hp = Hgeom+SHtot, l+Hf, max-Hg =
=6+34,82162+3-7 = 36,82162 м (формула (19); п. 12.9 ).
Данные для насоса - номинальные значения.
Часовой расход воды насоса (водонагревателя):
qsphr = qsphr, ном =100 м3/ч .
Hsp = Hspном =38 м .
Hp=36,82162 м r Hsp=38 м (96,899% от предельного значения) - условие выполнено .
12) Расчет вероятности использования санитарно-технических приборов для системы в целом.
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы в целом:
Ptothr = 3600 Ptot qtoto/qtoto, hr =
=3600 · 0,05044091 · 0,1909091/207,6923 = 0,16691357 (формула (7); п. 3.7 ).
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы холодного водоснабжения в
целом:
Pchr = 3600 Pc qco/qco, hr =
=3600 · 0,01583697 · 0,1672131/112,0879 = 0,08505232 (формула (7); п. 3.7 ).
Вероятность использования санитарно-технических приборов для системы горячего водоснабжения в
целом:
Phhr = 3600 Ph qho/qho, hr =
=3600 · 0,01509259 · 0,1754601/128,2511 = 0,07433332 (формула (7); п. 3.7 ).
13) Расчет максимального часового расхода воды
Т.к. N1 r 200; Ptothr > 0,1 :
Коэффициент принимается по табл. 1 прил. 4 в зависимости от N 1 и Ptothr
ahr = 0,5284568 .
Часовой расход воды на участке сети 1:
qtothr, 1 = 0,005 qtoto, hr ahr =
=0,005 · 207,6923 · 0,5284568 = 0,54878204 л/ч (формула (8); п. 3.8 ).
Т.к. N1 r 200; Phhr r 0,1 :
Коэффициент принимается по табл. 2 прил. 4 в зависимости от N 1 Phhr
ahr = 0,4697 .
Часовой расход горячей воды на участке сети 1:
qhhr, 1 = 0,005 qho, hr ahr =
=0,005 · 128,2511 · 0,4697 = 0,30119771 л/ч (формула (8); п. 3.8 ).
Т.к. N1 r 200; Pchr r 0,1 :
Коэффициент принимается по табл. 2 прил. 4 в зависимости от N 1 Pchr
ahr = 0,4976413 .
Часовой расход холодной воды на участке сети 1:
qchr, 1 = 0,005 qco, hr ahr =
=0,005 · 112,0879 · 0,4976413 = 0,27889784 л/ч (формула (8); п. 3.8 ).
14) Продолжение расчета по п. 12.9
Часовой расход холодной воды трубопроводом:
qchr = qchr, 1 =0,2788979 л/ч .
qchr=0,2788979 м3/ч r qsphr=100 м3/ч (0,2788979% от предельного значения) - условие выполнено .