4. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociÄ…gowej.
Zaprojektowano sieć wodociągową obwodową. Obliczenia hydrauliczne tej sieci przeprowadzono
metodÄ… Crossa.
4.1. Obliczenie rozbiorów z węzłów i odcinków.
Dane do obliczeń.
Qśrd = 12512,2 m3/d = 144,8 dm3/s (z tabeli 1),
Qmaxd = 18473,1 m3/d = 213,8 dm3/s (z tabeli 1),
Qmaxh = 1132,2 m3/h = 314,5 dm3/s (z tabeli 2),
Qminh = 0,01 · %min Å" QÅ›rd, m3/h,
%min = 1,35, (z tabeli 2  każda osoba ma  swoją wartość ),
Qminh = 0,01 Å" 1,35 · 12512,2 = 168,9 m3/h = 46,9 dm3/s. Uwaga! Nie pomylić jednostek - tu
sÄ… poprawne!
1
Na podstawie procentowych rozbiorów z węzłów i odcinków, przedstawionych na
schemacie sieci wodociągowej, obliczono rzeczywiste rozbiory wody wyrażone w
dm3/s. Wyniki tych obliczeń przedstawiono w tabeli 7.
2
Tabela 7.
Zestawienie rozbiorów węzłowych i odcinkowych.
Procent Rozbiory przy: , dm3/s
Węzeł
rozbior
lub
u
Qmaxh Qminh
odcinek
%
1 3 9,4 1,4
1-2 5 15,7 2,3
2 2 6,3 0,9
2-3 5 15,7 2,3
3 7 22,0 3,4
3-4 10 31,5 4,7
4 8 25,2 3,7
4-5 10 31,5 4,7
5 3 9,4 1,4
5-6 4 12,6 1,9
6 5 15,7 2,3
6-Z 7 22,0 3,4
6-2 6 18,8 2,8
5-7 5 15,7 2,3
7 10 31,5 4,7
7-2 10 31,5 4,7
3
Suma 100 314,5 46,9
4.2. Obliczenie wydajnoÅ›ci pompowni II° oraz zbiornika sieciowego.
°
°
°
Przyjęto czas pracy pompowni drugiego stopnia Tp = 24 h/d.
Qmaxd
18473,1 m3 dm3
Qpsr = = = 769,7 = 213,8
Tp 24 h s
Maksymalna wydajność pompowni w czasie rozbioru maksymalnego godzinowego (Qmaxh):
Qpmax = 1,1 Å" QpÅ›r = 1,1 Å" 213,8 dm3/s = 235,2 dm3/s.
Minimalna wydajność pompowni w czasie rozbioru minimalnego godzinowego (Qminh):
Qpmin = 0,9 Å" QpÅ›r = 0,9 Å" 213,8 dm3/s = 192,4 dm3/s.
W czasie rozbioru Qmaxh woda wypływać będzie ze zbiornika sieciowego w ilości:
Qz = Qmaxh - Qpmax = 314,5 - 235,2 = 79,3 dm3/s.
W czasie rozbioru Qminh woda dopływać będzie do zbiornika sieciowego w ilości:
Qz = Qpmin - Qminh = 192,4 - 46,9 = 145,5 dm3/s.
4
4.3. Dobór średnic przewodów wodociągowych.
Wyniki obliczeń przedstawione w p. 5.1. oraz p. 5.2. naniesiono na schematy
obliczeniowe sieci wodociągowej (rys. 3 i 4), a następnie obliczono wartości natężenia
przepływu wody w poszczególnych odcinkach. W oparciu o te przepływy dokonano
doboru średnic przewodów, które przedstawiono w tabeli 8.
5
Informacje dodatkowe
6
Informacje dodatkowe
7
8
9
10
11
12
13
4.4. Obliczenia pojemności sieciowego zbiornika wodociągowego.
Pojemność całkowitą zbiornika wodociągowego określono ze wzoru:
Vc = Vuż + Vpoż + Vm, m3,
gdzie:
Vuż - pojemność użytkowa, m3,
Vpoż - zapas wody do celów przeciwpożarowych, m3,
Vm - pojemność martwa, m3.
Pojemność użytkową zbiornika obliczono metodą analityczną dla czasu pracy
pompowni drugiego stopnia Tp = 24 h/d. Wyniki tych obliczeń w % Qmaxd
przedstawiono w tabeli 9.
14
Rozbiór Przybywa Ubywa Pojemność
Godzina Dostawa wody
wody do zbiornika ze zbiornika zbiornika
Tabela 9. Obliczenia pojemności
od - do % % % % %
użytkowej zbiornika wodocią-
0 - 1 1,40 4,17 2,77 - 4,96
gowego.
1 - 2 1,35 4,17 2,82 - 7,78
2 - 3 1,35 4,16 2,81 - 10,59
3 - 4 1,35 4,17 2,82 - 13,41
×
×
×
×
4 - 5 2,91 4,17 1,26 - 14,67
5 - 6 3,16 4,16 1,00 - 15,67
6 - 7 5,62 4,17 - 1,45 14,22
7 - 8 5,98 4,17 - 1,81 12,41
8 - 9 4,51 4,16 - 0,35 12,06
9 - 10 4,85 4,17 - 0,68 11,38
10 - 11 5,32 4,17 - 1,15 10,23
11 - 12 5,50 4,16 - 1,34 8,89
12 - 13 5,45 4,17 - 1,28 7,61
13 - 14 5,58 4,17 - 1,41 6,20
14 - 15 4,21 4,16 - 0,05 6,15
15 - 16 3,92 4,17 0,25 - 6,40
16 - 17 3,85 4,17 0,32 - 6,72
17 - 18 4,88 4,16 - 0,72 6,00
18 - 19 5,56 4,17 - 1,39 4,61
19 - 20 6,13 4,17 - 1,96 2,65
20 - 21 6,10 4,16 - 1,94 0,71
21 - 22 4,88 4,17 - 0,71 0,00
22 - 23 3,54 4,17 0,63 - 0,63
15
23 - 24 2,60 4,16 1,56 - 2,19
Suma 100,00 100,00 16,23 16,23 -
Maksymalna pojemność użytkowa zbiornika wystąpi w godzinie 5 - 6
i wynosić będzie 15,67 % Qmaxd.
Vuż = 0,01 Å" %max Å" Qmaxd = 0,01 Å" 15,67 Å" 18473,1 = 2894,7 m3.
Przyjęto zbiornik cylindryczny o wysokości użytkowej warstwy wody huż = 7,0 m.
Åšrednica zbiornika wyniesie:
4 Å" Vuż 4 Å" 2894,7
d = = = 22,95 m.
Ä„ Å" huż 3,14 Å" 7,0
Przyjęto d = 23,0 m.
Rzeczywista pojemność użytkowa:
Ä„ Å"d2 3,14Å" 23,02
Vuż = Å" huż = Å" 7,0 = 2908,3 m3.
4 4
Zapas wody do celów przeciwpożarowych przyjęto na podstawie
Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia
24lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę
16
orazdróg pożarowych (Dz. U. Nr 124, poz. 1030 z dnia 6 sierpnia 2009 r.).
Wg tego rozporządzenia zapas wody do celów przeciwpożarowych
zależy od liczby mieszkańców miasta:
Liczba mieszkańców jednostki Wydajność Równoważny zapas wody w
Lp.
osadniczej wodociÄ…gu, dm3/s zbiorniku, m3
1 do 2000 5 50
2 2001 ÷ 5000 10 100
3 5001 ÷ 10000 15 150
4 10001 ÷ 25000 20 200
5 25001 ÷ 100000 40 400
6 ponad 100001 60 600
Dla miasta o liczbie mieszkańców 26300 przyjęto Vpoż = 400 m3.
Wysokość warstwy pożarowej:
4 Å" Vpoż
4 Å" 400,0
hpoż = = = 0,96 m.
Ä„ Å" d2 3,14 Å" 23,02
Pojemność martwa zbiornika zależy od jego konstrukcji. Przyjęto wysokość
warstwy martwej hm = 0,50 m.
17
Obliczenie pojemności martwej:
Pojemność martwa zbiornika zależy od jego konstrukcji. Przyjęto wysokość warstwy
martwej hm = 0,50 m.
Obliczenie pojemności martwej:
Ä„ Å"d2 3,14Å" 23,02
Vm = Å" h = Å"0,50 = 207,6m3.
m
4 4
Całkowita pojemność zbiornika:
Vc = Vuż + Vpoż + Vm = 2908,3 + 400,0 + 207,6 = 3515,9 m3.
18
4.5. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociÄ…gowej dla rozbioru
maksymalnego godzinowego.
Schemat obliczeniowy sieci wodociÄ…gowej dla rozbioru Qmaxh przedstawiono na
rys. 3, zaÅ› obliczenia w tabeli 10.
Wysokość ciśnienia gospodarczego w sieci wodociągowej zależy od liczby
kondygnacji zaopatrywanych w wodę budynków. Liczba kondygnacji została
podana w temacie niniejszej pracy i wynosi 5.
Z książki [7] (tab. 2-28, str.65) odczytano Hgosp = 23,0 m. Rzędne linii ciśnienia
w tabeli 10 obliczono rozpoczynając od węzła nr 7, jako najniekorzystniej
usytuowanego.
19
4.6. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociÄ…gowej dla rozbioru minimalnego
godzinowego.
Schemat obliczeniowy sieci wodociÄ…gowej dla rozbioru Qminh przedstawiono na
rys. 4, zaÅ› obliczenia w tabeli 11.
Rzędną zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 11 obliczono dodając do rzędnej
zwierciadła wody w zbiorniku w tabeli 10 wysokość użytkowej warstwy wody
huż = 7,0 m.
Rzędne linii ciśnienia zamieszczone w tabeli 11 obliczono rozpoczynając od rzędnej
zwierciadła wody w zbiorniku.
Na podstawie wyników obliczeń sieci wodociągowej (tabela 10 oraz 11)
sporządzono wykres linii ciśnienia wody (rys. 6, skala 1:200/5000).
Plan sytuacyjny zaprojektowanej sieci wodociÄ…gowej w skali 1:5000 przedstawiono
na rys. 8.
20
21
22
23
24
5. Dobór pomp w pompowni drugiego stopnia.
Na podstawie wyników hydraulicznych obliczeń sieci wodociągowej
dokonano doboru pomp w pompowni IIº, których zadaniem bÄ™dzie tÅ‚oczenie wody do
odbiorców.
Dane:
- wydajność pompowni przy rozbiorze Qmaxh: Qpmax = 235,2 dm3/s = 846,7 m3/h,
- wydajność pompowni przy rozbiorze Qminh: Qpmin = 192,4 dm3/s = 692,6 m3/h,
- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Qmaxh:
RzQmaxh = 143,67 m npm., ( z tab. 10),
- rzędna linii ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Qminh:
RzQminh = 151,86 m npm., ( z tab. 11),
- rzędna dolnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym: Rzwd = 105,00 m npm.,
- rzędna górnego zwierciadła wody w zbiorniku dolnym: Rzwg = 108,00 m npm.,
- strata ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Qmaxh: "hpmax = 3,0 m.
25
Należy obliczyć stratę ciśnienia w pompowni przy rozbiorze Qminh.
Strata ciśnienia w pompowni zależy od jej wydajności:
"hpmax = kp ‡ Qpmax2, m
gdzie:
kp - współczynnik oporności przewodów i armatury w pompowni.
StÄ…d:
"hpmax
3,00 s2
kp = = = 54,23
2
Qpmax 0,23522 m5
oraz
2
"hpmin = kp Å"Qpmin = 54,23 Å"0,19242 = 2,01m.
26
W celu doboru pomp należy obliczyć ich wysokości podnoszenia
przy rozbiorze Qmaxh oraz Qminh.
Przy rozbiorze Qmaxh występuje minimalna wysokość podnoszenia pomp Hpmin,
natomiast przy rozbiorze Qminh - maksymalna wysokość podnoszenia pomp Hpmax.
Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Qmaxh:
Hpmin = RzQmaxh + "hpmax - Rzwg = 143,67 + 3,0 - 108,00 = 38,67 m.
Obliczenie wysokości podnoszenia pomp przy rozbiorze Qminh:
Hpmax = RzQminh + "hpmin - Rzwd = 151,86 + 2,01 - 105,00 = 48,87 m.
27
Obliczone wysokości podnoszenia pomp przedstawiono na poniższym schemacie.
Wartości podane na tym schemacie są takie same jak na wykresie linii ciśnień
(rys. 6).
28
W pompowni IIº należy zaprojektować minimum 2 pracujÄ…ce pompy wirowe.
W niniejszym opracowaniu założono, że w pompowni będą pracować dwie pompy
połączone równolegle. Poniżej obliczono wydajności jednej pompy.
- Wydajność jednej pompy przy rozbiorze Qmaxh:
Qpmax 235,2
dm3 m3
Q1pmax = = = 117,6 = 423,4 ,
2 2 s h
- wydajność jednej pompy przy rozbiorze Qminh:
Qpmin 192,4
dm3 m3
Q1pmin = = = 96,2 = 346,3 .
2 2 s h
29
Obliczenie średniej wydajności Q1pśr oraz średniej wysokości podnoszenia Hpśr
jednej pompy.
Q1pmax + Q1pmin 117,6 + 96,2
dm3 m3
Q1psr = = = 106,9 = 384,8 ,
2 2 s h
Hpmax + Hpmin 38,67 + 48,87
Hpsr = = = 43,77m.
2 2
30
Z katalogu pomp przemysÅ‚owych przyjÄ™to pompÄ™ typu 25D17 2×2 o nominalnej
wydajności Qn = 400,0 m3/h oraz nominalnej wysokości podnoszenia Hn = 44,0 m.
Na wykresie doboru pomp (rys. 7) przedstawiono pole pracy pompy 25D17 2×2 oraz
naniesiono punkty P1 oraz P2, których współrzędne odpowiadają wydajności oraz
wysokości podnoszenia jednej pompy przy rozbiorze Qmaxh (P1) i rozbiorze Qminh
(P2). Charakterystyka przyjętej pompy musi przechodzić pomiędzy tymi punktami.
Przyjęto więc charakterystykę pokrywającą się z górną granicą pola pracy pompy.
Współrzędne charakterystyki tej pompy zestawiono w tabeli 12.
31
Tabela 12.
Zestawienie współrzÄ™dnych charakterystyki pompy 25D17 2×2.
Nr punktu
1 2 3 4 Uwagi
na wykresie
do sporzÄ…dzenia charakterystyki
Qp, m3/h 300 367 433 495
jednej pompy
do sporzÄ…dzenia charakterystyki
2 · Qp, m3/h 600 734 866 990
dwóch pomp
do sporzÄ…dzenia charakterystyki
Hp, m 49,0 45,0 41,0 36,5
jednej pompy
Na rysunku 7 narysowano również charakterystykÄ™ dwóch pomp typu 25D17 2×2
połączonych równolegle oraz naniesiono punkty P3 oraz P4, których współrzędne
odpowiadają wydajności oraz wysokości podnoszenia dwóch pomp przy rozbiorze
Qmaxh (P3) i rozbiorze Qminh (P4). W opracowaniu załączono odbitkę ksero wykresu
32
zbiorczego pól pracy pomp typu D.
33