Politechnika Wrocławska Rok akademicki 2012/2013

Wydział Inżynierii Środowiska

Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Zespół Naukowy Usuwania Ścieków

Ćwiczenie projektowe
z Kanalizacji

Projekt koncepcyjny systemu tłocznego kanalizacji bytowo-gospodarczej
dla jednostki osadniczej wg schematu nr 5

Wstęp

Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest ćwiczenie projektowe dotyczące systemu tłocznego kanalizacji bytowo-gospodarczej dla jednostki osadniczej wg schematu nr 5.

Zakres opracowania

W pracy zawarto część opisowo-obliczeniową, tj. schematy obliczeniowe sieci kanalizacyjnej, obliczenia hydrauliczne sieci kanalizacyjnej oraz opis techniczny. Część rysunkowa to plan sytuacyjno-wysokościowy sieci kanalizacyjnej, rysunek przepompowni ścieków oraz profil podłużny głównego kolektora z liniami ciśnień.

Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest temat ćwiczenia projektowego wraz z dołączonym schematem sytuacyjno-wysokościowym sieci.

Wykorzystane materiały

[1] Niemiecki zbiór reguł ATV, Ścieki – Odpady, Wytyczna ATV-A 116P – Specjalne systemy kanalizacji, Kanalizacja podciśnieniowa, Kanalizacja ciśnieniowa

[2] Własne notatki z wykładu i ćwiczenia projektowego oraz katalogi branżowe

Dane wyjściowe do projektu

Zgodnie z tematem ćwiczenia, danymi wyjściowymi są:

• liczba mieszkańców (Mk): 1200

• liczba mieszkań (LM): 8

• minimalna prędkość przepływu ścieków (v_min): $\mathrm{0,60}\mathrm{\ }\left\lbrack \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$

• jednostkowy odpływ ścieków (q): $\mathrm{0,005}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\left( \mathrm{Mk \bullet s} \right)} \right\rbrack$

• minimalny miarodajny strumień ścieków (Q_{m min}): $\mathrm{4,00}\left\lbrack \frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}} \right\rbrack$

• rzędne terenu węzłów obliczeniowych oraz osi rurociągu (zagłębienie 1,50m):

• stacja płucząca (SP): 105,45 m n.p.m. (103,95 m n.p.m.)

• węzeł 1: 105,46 m n.p.m. (103,96 m n.p.m.)

• węzeł 2: 105,69 m n.p.m. (104,19 m n.p.m.)

• węzeł 3: 105,67 m n.p.m. (104,17 m n.p.m.)

• węzeł 4: 105,97 m n.p.m. (104,47 m n.p.m.)

• węzeł 5: 105,96 m n.p.m. (104,46 m n.p.m.)

• węzeł 6: 106,27 m n.p.m. (104,77 m n.p.m.)

• węzeł 7: 106,54 m n.p.m. (105,04 m n.p.m.)

• węzeł 8: 106,70 m n.p.m. (105,20 m n.p.m.)

• oczyszczalnia ścieków (OŚ): 106,83 m n.p.m. (105,33 m n.p.m.)

• długości odcinków:

• SP-1: 20,00 m

• 1-2: 137,50 m

• 2-3: 167,50 m

• 3-4: 185,00 m

• 2-5: 150,00 m

• 4-5: 190,00 m

• 5-6: 175,00 m

• 4-6: 160,00 m

• 6-7: 155,00 m

• 4-7: 275,00 m

• 7-8: 120,00 m

• 8-OŚ: 60,00 m

Prowadzący zaleca stosowanie rur PE80 SDR11 PN10. Niektóre średnice dostępnych rur pokazano w tabelki poniższej:

Tabela 1. Charakterystyka, zalecany przez Prowadzącego, rur.

Średnica nominalna (zewnętrzna)	Średnica wewnętrzna
110	90,0
125	102,2
140	114,6
160	130,8
180	147,2
200	163,6
225	184,0
250	204,6
280	229,2
315	257,8

Procentowy rozkład ludności, w zależności od odcinka, pokazano w poniższej Tabela 2.:

Tabela 2. Rozkład ludności na poszczególne odcinki sieci.

Odcinek	Procent ludności	Liczba ludności
SP-1	0	0
1-2	8	96
2-3	11	132
3-4	7	84
2-5	9	108
4-5	12	144
5-6	14	168
4-6	9	108
6-7	16	192
4-7	9	108
7-8	5	60
8-OŚ	100	1200
SUMA	100	1200

Obliczenia hydrauliczne sieci

1. Dobór średnic

   1. Warianty

Na podstawie planu sytuacyjno-wysokościowego dobrano następujące warianty kolektora:

Schemat 1. Warianty kolektora.

Podwarianty

Sposób obliczeń doboru średnic rur oparty jest na poniższych wzorach:

Q = q•Mk_m $\mathrm{\text{Mk}}_{\mathrm{m}} = \frac{\mathrm{\text{Mk}}_{\mathrm{p}} + \mathrm{\text{Mk}}_{k}}{2}$

Q_s=1, 5 • Q $\mathrm{d}_{\mathrm{\text{th}}}\mathrm{=}\sqrt{\frac{\mathrm{4 \bullet}\mathrm{Q}_{\mathrm{m}}}{\mathrm{\pi}\mathrm{\bullet}\mathrm{v}_{\mathrm{\min}}}}$

gdzie:

Q – strumień objętościowy przepływających ścieków, $\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}$,

Q_s - szczytowy strumień objętościowy przepływających ścieków, $\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}$,

q – jednostkowy odpływ ścieków, $\mathrm{q = 0,005}\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\left( \mathrm{Mk \bullet s} \right)}$,

Mk_m - miarodajna liczba mieszkańców, -,

Mk_p - liczba mieszkańców na początku rurociągu,-,

Mk_k - liczba mieszkańców na końcu rurociągu,-,

d_th - teoretyczna średnica wewnętrzna rurociągu, mm,

v_min - minimalna prędkość przepływu ścieków, $\mathrm{v}_{\mathrm{\min}}\mathrm{= 0,60\ }\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$.

Dla wszystkich podwariantów obliczono straty hydrauliczne ze wzorów:

$\mathrm{v =}\frac{\mathrm{4 \bullet}\mathrm{Q}_{\mathrm{s}}}{\mathrm{\pi \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}^{\mathrm{2}}}$, m/s

$\mathrm{h}_{\mathrm{l}}\mathrm{= \lambda \bullet}\frac{\mathrm{L \bullet}\mathrm{v}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}\mathrm{\bullet 2 \bullet g}}$, m

$$\frac{\mathrm{1}}{\sqrt{\mathrm{\lambda}}}\mathrm{= - 2 \bullet}\log{\mathrm{(}\frac{\mathrm{2,51}}{\mathrm{Re \bullet}\sqrt{\mathrm{\lambda}}}\mathrm{+}\frac{\mathrm{k}}{\mathrm{3,71 \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}}\mathrm{)}}$$

$$\mathrm{Re =}\frac{\mathrm{v \bullet}\mathrm{d}_{\mathrm{\max}}}{\mathrm{\upsilon}}$$

gdzie:

v - prędkość przepływu ścieków, m/s,

Re – liczba Reynoldsa, -,

λ - współczynnik oporów liniowych, -,

h_l - wysokość liniowych oporów hydraulicznych, m,

Q_s - szczytowy strumień objętościowy przepływających ścieków, $\frac{m^{3}}{s}$,

d_max - maksymalna średnica dla danego odcinka obliczona z analizy podwariantów, m,

υ - współczynnik kinematyczny lepkości, $\upsilon = 1,31 \bullet 10^{- 6}\frac{m^{2}}{s}$,

k – współczynnik chropowatości rury, k=0,40mm,

L - długość odcinka, m,

g - przyspieszenie ziemskie, $g = 9,81\frac{m}{s^{2}}$.

Ponadto w tabelach podano oznaczenia:

h_l - suma strat liniowych licząc od oczyszczalni ścieków do początku odcinka obliczeniowego, m,

h_g – różnica geometryczna między początkiem odcinka obliczeniowego a oczyszczalnią ścieków, m.

H_m – suma strat z kolumny h_l i h_g, m.

Schemat 2. Podwarianty.

Tabela 3. Zestawienie obliczeń doboru rur dla poszczególnych wariantów.

Podwariant 1a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 1a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 1b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 1b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 2a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 2a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Zestawienie wyników obliczeń doboru średnicy rur

Tabela 4. Zestawienie doboru średnicy rur.

Odcinek	1a	1b	2a	3a	3b	dmax [mm]
1-2	90,0	90,0	90,0	90,0	90,0	90,0
2-3	-	-	-	-	-	102,2*
3-4	-	-	-	-	-	102,2*
2-5	90,0	90,0	90,0	90,0	90,0	90,0
4-5	-	-	102,2	114,6	102,2	114,6
5-6	114,6	114,6	-	-	-	114,6
4-6	-	-	114,6	-	-	114,6
6-7	114,6	114,6	114,6	-	-	114,6
4-7	-	-	-	130,8	130,8	130,8
7-8	130,8	130,8	130,8	130,8	130,8	130,8
8-OŚ	130,8	130,8	130,8	130,8	130,8	130,8

*obliczeniowe układy z tymi odcinkami nie są w pełni ciśnieniowe (teren w punkcie 3 stwarza warunki do grawitacyjnego spływu ścieków). Dobrane średnice przyjęto na podstawie ilości mieszkańców.

Tabela 5. Zestawienie rzędnych linii ciśnienia dla wszystkich podwariantów.

Odcinek	Podwarianty, m n.p.m.
	1a
1-2	109,51
2-3	-
3-4	-
2-5	109,50
4-5	-
5-6	108,24
4-6	-
6-7	107,34
4-7	-
7-8	106,19
8-OŚ	105,76

Najbardziej niekorzystny podwariant to 1a.

Płukanie sieci

Obliczenia strat hydraulicznych dla wszystkich wariantów. Wymagany strumień objętościowy przepłukujący oblicza się z zależności:

$$\mathrm{Q =}\frac{\mathrm{\pi \bullet}\mathrm{(0,001 \bullet 130,80)}^{\mathrm{2}}\mathrm{\bullet 0,70}}{\mathrm{4}}\mathrm{= 0,0094060}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}\mathrm{= 9,41}\frac{\mathrm{\text{dm}}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{s}}$$

Tabela 6. Zestawienie obliczeń strat hydraulicznych dla podwariantów podczas płukania.

Podwariant 1a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 1b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 2a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-6
6-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3a
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Podwariant 3b
Odcinek [-]
1-2
2-5
5-4
4-7
7-8
8-OŚ

Tabela 7. Zestawienie rzędnych linii ciśnienia dla wszystkich podwariantów.

Odcinek	Podwarianty, m n.p.m.
	1a
1-2	119,63
2-3	-
3-4	-
2-5	114,46
4-5	-
5-6	108,84
4-6	-
6-7	106,98
4-7	-
7-8	106,30
8-OŚ	105,65

Najbardziej niekorzystny podwariant to 3b.

Zbiornik sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej

Objętość zbiornika sprężonego powietrza określa się z:

$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{=}\mathrm{V}_{\mathrm{R}}\mathrm{\bullet}\frac{\mathrm{p}_{\mathrm{pl}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}{\mathrm{p}_{\mathrm{K}}\mathrm{+}\mathrm{p}_{\mathrm{b}}}$ $\mathrm{V}_{\mathrm{R}}\mathrm{=}\sum_{}^{}{\mathrm{\pi \bullet}\frac{\mathrm{d}^{\mathrm{2}}\mathrm{\bullet L}}{\mathrm{4}}}$

gdzie:

V_K - objętość zbiornika sprężonego powietrza, m³,

V_R - objętość rurociągów, m³,

d - średnica wewnętrzna odcinka, m,

L - długość odcinka, m,

p_pl - ciśnienie płukania, p_pl = 3, 5bar,

p_b - ciśnienie barometryczne, p_b = 1, 0bar,

p_K - ciśnienie w zbiorniku, p_K = 10, 0bar.

Rurociąg kolektora do obliczeń przyjęto z wariantu najbardziej niekorzystnego podczas płukania, tzn., podwariantu 3b. Oblicza się:

• dla odcinka 1-2 o średnicy wewn. 90 mm i długości L=137,50 m objętość wynosi 0,87 m³

• dla odcinka 2-5 o średnicy wewn. 90 mm i długości L=150,0 m objętość wynosi 0,95 m³

• dla odcinka 5-4 o średnicy wewn. 114,60 mm i długości L=190,0 m objętość wynosi 1,96 m³

• dla odcinka 4-7 o średnicy wewn. 130,80 m i długości L=275,0 m objętość wynosi 3,69 m³

• dla odcinka 7-8 o średnicy wewn. 130,80 m i długości L=120,0 m objętość wynosi 1,61 m³

• dla odcinka 8-OŚ o średnicy wewn. 130,80 m i długości L=60,0 m objętość wynosi 0,81 m³

• sumaryczna objętość rurociągów wynosi 9,89 m³ na długości 932,50 m

$$\mathrm{V}_{\mathrm{K}}\mathrm{= 9,89 \bullet}\frac{\mathrm{3,5 + 1,0}}{\mathrm{10,0 + 1,0}}\mathrm{= 4,05\ }\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$

Przyjęto objętość zbiornika sprężonego powietrza równą 4, 1 m³. Przyjęto zbiornik pionowy ciśnieniowy KP-5000-11/1,6 firmy Pneumat System.

Obliczenia hydrauliczne wybranej pompowni ścieków

Obliczenia przeprowadzono dla przepompowni ścieków zlokalizowanej w węźle nr 1 dla 8 mieszkań, w których przyjęto po 4 osoby na jedno mieszkanie.

Dobór przewodu odprowadzającego ścieki z budynku

Odpływ ścieków z budynku odbywa się grawitacyjnym kanałem z PVC PN10 o średnicy DN160 (średnica wewnętrzna 147,60 mm).

Obliczeniowy odpływ z instalacji wewnętrznych kanalizacji bytowo-gospodarczej

Przepływ obliczeniowy w rozpatrywanej instalacji kanalizacji wyznaczono ze wzoru:

$$q_{s} = K \bullet \sqrt{\sum_{}^{}\text{AW}_{s}}$$

gdzie:

q_s – przepływ obliczeniowy, $\frac{\text{dm}^{3}}{s}$,

K – odpływ charakterystyczny zależny od przeznaczenia budynku, $\frac{\text{dm}^{3}}{s}$,

AW_s – równoważnik odpływu zależny od rodzaju przyłączonego przyboru sanitarnego, -.

Na podstawie normy PN-92/B-01707 przyjęto odpływ charakterystyczny $\frac{K = 0,50\ \text{dm}^{3}}{s}$ (dla budynków mieszkalnych) oraz równoważniki odpływu dla następujących przyborów sanitarnych:

• umywalka AW_s = 0, 50

• zlewozmywak, domowa zmywarka do naczyń, zlew, pralka automatyczna do 6 kg bielizny

AW_s = 1, 00

• miska ustępowa AW_s = 2, 50

• wanna AW_s = 1, 00

• natrysk AW_s = 1, 00

Suma równoważników przepływu dla jednego mieszkania wynosi:

$$\sum_{}^{}\text{AW}_{s - 1} = 0,50 + 1,00 + 2,50 + 1,00 + 1,00 = 6,00$$

Dla 8 mieszkań, jak podano w temacie ćwiczenia projektowego, suma równoważników przepływu wynosi:

$$\sum_{}^{}\text{AW}_{s} = L_{M} \bullet \sum_{}^{}\text{AW}_{s - 1} = 8 \bullet 6,00 = 48,00$$

Tym samym obliczeniowy przepływ w instalacji kanalizacji bytowo-gospodarczej wynosi:

$$q_{s} = 0,50 \bullet \sqrt{48,00} = 3,46\ \frac{\text{dm}^{3}}{s}\ $$

Obliczenie wydajności przepompowni

Zalecana wydajność przepompowni ścieków bytowo-gospodarczych Q_p powinna być o 20% większa od ilości doprowadzanych do niej ścieków:

$$Q_{p} = 1,20 \bullet q_{s} = 1,20 \bullet 3,46\ = 4,15\frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

Dodatkowo musi być spełniony warunek:

$$Q_{p} \geq 1,20 \bullet \sum_{}^{}\text{AW}_{s - max}$$

Oznacza to, że wydajność przepompowni nie może być mniejsza od największej wartości równoważnika odpływu z pojedynczego przyboru ($\sum_{}^{}\text{AW}_{s - max}$). Maksymalny równoważnik odpływu jest równy $\sum_{}^{}\text{AW}_{s - max} = 2,50$ dla miski ustępowej, stąd minimalna wydajność przepompowni wynosi:

$$Q_{p - min} = 1,20 \bullet 2,50 = 3,00\frac{\text{dm}^{3}}{s}$$

Dobór rurociągu wewnątrz oraz za przepompownią

Wstępnie dobrano prędkość w przewodzie przepompowni $v_{zal} = 0,70\frac{m}{s}$. Teoretyczna średnica rurociągu tłocznego wynosi:

$$d_{\text{th}} = \sqrt{\frac{4 \bullet Q_{p}}{\pi \bullet v_{zal}}} = \sqrt{\frac{4 \bullet \frac{4,15}{1000}}{\pi \bullet 0,70}} = 0,0869\ m = 86,9\ mm$$

Do pompowni dobrano przewód kołnierzowy firmy Buderus o średnicy nominalnej DN80 (średnica zewnętrzna d_z= 98 mm= 0,098 m, grubość ścianki s₁= 7,00 mm= 0,0070 m), stąd średnica wewnętrzna dobranej rury wynosi:

d_w = d_z − 2 • s₁ = 0, 098m − 0, 0140m = 0, 0840m = 84, 0mm

Obliczono rzeczywistą prędkość w żeliwnym przewodzie tłocznym:

$$v_{\text{rz}} = \frac{4 \bullet Q_{p}}{\pi \bullet d_{w}^{2}} = \frac{4 \bullet \frac{4,15\ }{1000}}{\pi \bullet {0,084}^{2}} = 0,75\frac{m}{s}$$

Za przepompownią dobrano przewód z PE80 SDR11 PN12,50 firmy KWH Pipe Poland o średnicy 110/90,0 mm i grubości ścianki 10,0 mm.

Rzeczywista prędkość w tym przewodzie tłocznym:

$$v_{\text{rz}} = \frac{4 \bullet Q_{p}}{\pi \bullet d_{w}^{2}} = \frac{4 \bullet \frac{4,15\ }{1000}}{\pi \bullet {0,090}^{2}} = 0,65\frac{m}{s}$$

Obliczenie objętości i wysokości użytecznej zbiornika przepompowni

Objętość buforową zbiornika przepompowni obliczono ze wzoru:

V_buf = 30 • L_M − P

gdzie:

V_buf – objętość buforowa zbiornika przepompowni, m³,

30 – awaryjna przestrzeń buforowa, $\frac{\text{dm}^{3}}{\text{os}}$,

L_M − P – liczba mieszkańców podłączonych do jednej przepompowni, os.

Przyjęto liczbę mieszkańców w każdym mieszkaniu równą 4 osobom, stąd:

L_M − P = 4 • L_M = 4 • 8 = 32 os

Objętość buforowa zbiornika przepompowni wynosi:

V_buf = 30 • 32 = 960dm³ = 0, 96m³

Dobrana pompa będzie włączana 4 razy w ciągu godziny na czas 15 minut (T=15 min=900 s). Objętość użyteczna zbiornika przepompowni wynosi:

$$V_{u} = \frac{T \bullet Q_{p}}{4} = \frac{900 \bullet 4,15}{4} = 933,75\text{dm}^{3} = 0,93m^{3}$$

Przyjęto średnicę zbiornika równą D=1,50m. wysokość warstwy buforowej powinna wynosić zatem:

$$H_{\text{Buf}} = \frac{4 \bullet V_{\text{buf}}}{\pi \bullet D^{2}} = \frac{4 \bullet 0,96}{\pi \bullet {1,50}^{2}} = 0,54m$$

Dla tak wyliczonej wysokości przyjęto wysokość zabezpieczającą przed zalaniem przyłącza grawitacyjnego ściekami h_b=0,24m, natomiast wysokość awaryjną h_a=0,30m.

Wysokość warstwy użytkowej powinna wynosić:

$$H_{Uz} = \frac{4 \bullet V_{u}}{\pi \bullet D^{2}} = \frac{4 \bullet 0,93}{\pi \bullet {1,50}^{2}} = 0,526m \approx 0,53m$$

Obliczenie wymaganej wysokości podnoszenia

Przepompownia zlokalizowana jest na terenie o rzędnej terenu R_t = 105, 46m n.p.m.. Dno przykanalika grawitacyjnie doprowadzającego ścieki do zbiornika przepompowni przy budynku jest położony na rzędnej:

R_p = R_t − 1, 50 = 105, 46 − 1, 50 = 103, 96m n.p.m.

Natomiast rzędna dna przykanalika przy wlocie do studni (dla odległości od budynku wynoszącej l=10 m oraz spadku dna kanału i=15‰) wynosi:

$$R_{k} = R_{p} - \frac{l \bullet i}{1000} = 103,96 - \frac{10 \bullet 15}{1000} = 103,81m\ n.p.m.$$

Rzędna minimalnego poziomu ścieków w przepompowni wynosi:

R_min = R_k − (h_b+h_a+H_u) = 103, 81 − (0,24+0,30+0,53) = 102, 74m n.p.m.

Rzędna osi przewodu magistralnego wynosi R_o = 103, 96m n.p.m.. Wysokość geometryczna H_g wyniesie:

H_g = R_o − R_min = 103, 96 − 102, 74 = 1, 22m 

Rzędna wysokości ciśnienia manometrycznego R_c w punkcie przyłączenia przepompowni do sieci wynosi R_c = 109, 51m n.p.m..

Wysokość manometryczną obliczono z różnicy wysokości rzędnych ciśnienia manometrycznego oraz osi przewodu tłocznego magistralnego:

H_man = R_c − R_o = 109, 51 − 103, 96 = 5, 55m n.p.m.

Obliczenie strat ciśnienia

Wstępnie obliczono straty liniowe ciśnienia:

• w pompowni

Wewnątrz pompowni przyjęto długość rurociągu żeliwnego DN80 L=2,00m, Prędkość przepływu ścieków w rurociągu wynosi $v = 0,60\frac{m}{s}$. Wyznaczenie liczby Reynoldsa:

$$Re = \frac{v \bullet d_{w}}{\nu} = \frac{0,60 \bullet 0,084}{1,31 \bullet 10^{- 6}} = 38473$$

Współczynnik oporów liniowych λ wyznaczono ze wzoru Colebrooka-White’a dla zastępczej chropowatości piaskowej k=1,5 mm:

$\frac{1}{\sqrt{\lambda}} = - 2 \bullet \log\left( \frac{2,51}{Re \bullet \sqrt{\lambda}} + \frac{k}{3,71 \bullet d_{w}} \right)$ λ = 0, 0474036

Liniowe straty ciśnienia wewnątrz pompowni wynoszą:

$${h}_{\text{lp}} = \lambda \bullet \frac{L}{d_{w}} \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g} = 0,0474036 \bullet \frac{2,00}{0,084} \bullet \frac{{0,60}^{2}}{2 \bullet 9,81} = 0,02m$$

• na przyłączu

Długość przyłącza wynosi L=4,00m. Rurociąg wykonany jest z PE o średnicy DN110/90. Prędkość przepływu ścieków w rurociągu wynosi $v = 0,80\frac{m}{s}$. Wyznaczenie liczby Reynoldsa:

$$Re = \frac{v \bullet d_{w}}{\nu} = \frac{0,80 \bullet 0,090}{1,31 \bullet 10^{- 6}} = 54962$$

Współczynnik oporów liniowych λ wyznaczono ze wzoru Colebrooka-White’a dla zastępczej chropowatości piaskowej k=0,25 mm:

$\frac{1}{\sqrt{\lambda}} = - 2 \bullet \log\left( \frac{2,51}{Re \bullet \sqrt{\lambda}} + \frac{k}{3,71 \bullet d_{w}} \right)$ λ = 0, 0560347

Liniowe straty ciśnienia wewnątrz pompowni wynoszą:

$${h}_{\text{lr}} = \lambda \bullet \frac{L}{d_{w}} \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g} = 0,0560347 \bullet \frac{4,00}{0,090} \bullet \frac{{0,80}^{2}}{2 \bullet 9,81} = 0,08m$$

Sumaryczne liniowe straty ciśnienia w przepompowni i na przyłączu wynoszą:

h_l = h_lp + h_lr = 0, 02 + 0, 08 = 0, 10m

Następnie obliczono miejscowe straty ciśnienia na:

• rurociągu żeliwnym

Współczynniki strat miejscowych ξ dla kształtek i armatury w pompowni są równe:

• dyfuzor DN40/80 sztuk 1 ξ = 0, 46

• kolano 90^o DN80 sztuk 2 ξ = 1, 42

• zawór zwrotny kulowy sztuk 1 ξ = 1, 43

• zasuwa płaska sztuk 1 ξ = 0, 15

Suma współczynników strat miejscowych ciśnienia wynosi:

$$\sum_{}^{}\xi = 0,46 + 2 \bullet 1,42 + 1,43 + 0,15 = 4,88$$

Miejscowe straty ciśnienia wewnątrz przepompowni wynoszą:

$${h}_{\text{mp}} = \sum_{}^{}{\xi \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g} = 4,88 \bullet \frac{{0,60}^{2}}{2 \bullet 9,81}} = 0,09m$$

• na przyłączu

Współczynniki strat miejscowych ξ dla kształtek i armatury na przyłączu są równe:

• trójnik zbieżny DN110/90 sztuk 1 ξ = 0, 92

Miejscowe straty ciśnienia wewnątrz przepompowni wynoszą:

$${h}_{\text{mr}} = \sum_{}^{}{\xi \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g} = 0,92 \bullet \frac{{0,80}^{2}}{2 \bullet 9,81}} = 0,03m$$

Sumaryczne miejscowe straty ciśnienia w przepompowni i na przyłączu wynoszą:

h_m = h_mp + h_mr = 0, 09 + 0, 03 = 0, 12m

Całkowite straty ciśnienia w przepompowni wynoszą:

h = h_l + h_m = 0, 10 + 0, 12 = 0, 22m

Wysokość podnoszenia pompy wynosi:

H_p = H_g + H_man + h = 1, 22 + 5, 55 + 0, 22 = 6, 99m

Dobór pompy

Na podstawie parametrów $Q_{p} = 4,15\frac{\text{dm}^{3}}{s} = 14,94\frac{m^{3}}{h}$ i H_p = 6, 99m dobrano pompę zatapialną z urządzeniem tnącym typu KRT K 40-250/ 5 4 Y G-S firmy Amarex o średnicy wirnika ⌀150. Średnica króćca tłocznego wynosi DN40.

Opis techniczny

Opis projektowanej sieci

Zgodnie z wydanym tematem, przyjęto i obliczono w oparciu o normę ATV – A 116P średnice rurociągów, straty hydrauliczne w trakcie pracy bez awarii i podczas płukania.

Podwariant 1a cechuje się największymi stratami hydraulicznymi podczas pracy bez awarii. Podczas płukania największe straty hydrauliczne występują przy podwariancie 3b. Wykonano dwa profile podłużne przyjmując trasę głównego kolektora zgodnie z przyjętymi podwariantami. Przyjęto jednakowe zagłębienie rur kolektora wynoszące 1,50 m.

Charakterystyka sieci jest następująca:

• SP-1: L=20,00 m DN110 Mk=0

• 1-2: L=137,50 m DN110 Mk=96

• 2-3: L=167,50 m DN125 Mk=132

• 3-4: L=185,00 m DN125 Mk=84

• 2-5: L=150,00 m DN110 Mk=108

• 4-5: L=190,00 m DN140 Mk=144

• 5-6: L=175,00 m DN140 Mk=168

• 4-6: L=160,00 m DN140 Mk=108

• 6-7: L=155,00 m DN140 Mk=192

• 4-7: L=275,00 m DN160 Mk=108

• 7-8: L=120,00 m DN160 Mk=60

• 8-OŚ: L=56,00 m DN160 Mk=1200

  1. Opis urządzenia w PSP

Do wyznaczenia objętości zbiornika sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej przyjęto:

• objętość rurociągu to 9,89 m³ na długości 932,50 m

• ciśnienie płukania w wysokości 3,5 bary

• ciśnienie barometryczne w wysokości 1,0 bara

• ciśnienie w zbiorniku rzędu 10,0 barów

Objętość zbiornika sprężonego powietrza w pneumatycznej stacji płuczącej wynosi 4,05 m³. Przyjęto objętość zbiornika sprężonego powietrza równą 4, 1 m³. Przyjęto zbiornik pionowy ciśnieniowy KP-5000-11/1,6 firmy Pneumat System.

Przepompownia ścieków

Obliczenia przeprowadzono dla przepompowni ścieków zlokalizowanej w węźle nr 1 dla 8 mieszkań, w których przyjęto po 4 osoby na jedno mieszkanie. Pompa tłoczy ścieki w ilości $Q_{p} = 4,15\frac{\text{dm}^{3}}{s}$.

Odpływ ścieków z budynku odbywa się grawitacyjnym kanałem z PVC PN10 o średnicy DN160 (średnica wewnętrzna 147,60 mm). Do pompowni dobrano przewód kołnierzowy firmy Buderus o średnicy nominalnej DN80. Za przepompownią dobrano przewód z PE80 SDR11 PN12,50 firmy KWH Pipe Poland o średnicy DN110.

Na podstawie parametrów $Q_{p} = 4,15\frac{\text{dm}^{3}}{s} = 14,94\frac{m^{3}}{h}$ i H_p = 6, 99m dobrano pompę zatapialną z urządzeniem tnącym typu KRT K 40-250/ 5 4 Y G-S firmy Amarex o średnicy wirnika ⌀150. Średnica króćca tłocznego wynosi DN40.