Witam Szanowną komisję,

Pragnę przedstawić państwu pracę, której tematem jest: Projekt stacji podwyższania ciśnienia dla miejscowości Wierzchosławice z uwzględnieniem dwustronnego zasilania”

Celem jaki chciałam osiągnąć w mojej pracy jest zaprojektowanie stacji podwyższania ciśnienia, wiedząc, że ma być ona zasilana z dwóch różnych źródeł. Koniecznością prawidłowego działania sieci jest zapewnienie wyrównania ciśnienia, co osiągnąć można przez zastosowanie zbiorników wyrównawczych. System sterujący regulować będzie dopływ wody i ograniczy nadmiar wody pobieranej z Inowrocławia, a spowoduje to zmniejszenie opłat mieszkańców za wodę.

Zakres pracy obejmuje przegląd literatury dotyczącej systemów wodociągowych, ich materiałów i zebranie podstawowych informacji potrzebnych do wykonania dokumentacji projektowej stacji podwyższania ciśnienia.

Przed rozpoczęciem doboru urządzeń wodociągowych należy poznać jakie jest zapotrzebowanie na wodę na danym terenie. Żeby określić zużycie wody, należy znać ilość użytkowników (czyli liczbę mieszkańców bądź pracowników) oraz stan wyposażenia mieszkań lub miejsc pracy, za czym idzie określenie jednostkowego zużycia wody.

Zużycie wody przez jednego mieszkańca na dobę jest podstawą wyjściową do obliczenia zapotrzebowania na wodę danego wodociągu.

Do czynników decydujących o wyborze systemu zaopatrzenia, należą:

- wielkość zaopatrzenia na wodę

- wielkość, jakość i rozmieszczenie zasobów wodnych zaopatrujących daną sieć

- rozmieszczenie grup odbiorców wody

- warunków fizjograficznych i hydrogeologicznych

Przed wyborem zastosowania określonego układu, należy:

- poznać lokalne warunku fizjograficzne, aby móc wyznaczyć odpowiednie miejsce na zbiornik

- ze względów ekonomicznych dążyć do zaprojektowania najkrótszych przewodów

Charakterystyczne wartości do obliczenia zapotrzebowania na dobę to: Q_{d śr}, Q_{d max}, Q_{h śr}, Q_{h max}.

Q_{d śr} = M*q

Q_{d śr} – średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę [m³/d]

M – liczba mieszkańców danej strefy

q – przeciętne zużycie wody dla danej klasy wyposażenia (patrz tab.1) [dm³/j.o. x d]

Q_{d max} = Q_{d śr} * N_d

Q_{d max} – maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę

N_d – współczynnik nierównomierności dobowej

Q_{h śr} = $\frac{Q_{\text{dmax}}}{24}$

Q_{h śr} - średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę w ciągu doby o maksymalnym roz­biorze

Q_{h max} = Q_{h śr} * N_h

Q_{h max} – maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę w ciągu doby o maksymal­nym zapotrzebowaniu

N_h – współczynnik nierównomierności godzinowej

Przeciętne normy zużycia wody na jednego mieszkańca w gospodarstwach
domowych (tabela – omówić)

Wymagana ilość wody do celów przeciwpożarowych dla jednostek osadniczych (tabela – omówić)

Woda przeznaczona do gaszenia pożarów powinna być czerpana z sieci wodociągowej, a pobór ten należy uwzględnić w projektowaniu systemu wodociągowego. Ilość wody potrzebnej do gaszenia pożarów dla jednostek osadniczych zależy od liczby mieszkańców.

Obliczenia hydrauliczne przewodów wodociągowych (wzoru – omówić)

Dla wykonania obliczeń wodociągowych trzeba przeanalizować dobowe zużycie wody na ilość mieszkańców na obszarze projektowanego terenu. Żeby prawidłowo zaprojektować sieć wodociągową, należy dobrać odpowiednie średnice przewodów.

Każda sieć wodociągowa powinna zostać tak zaprojektowana, aby zapewniała wymagane ciśnienie w każdym odcinku przewodu, dlatego należy brać pod uwagę straty na długości, straty miejscowe przy jednoczesnym rozbiorze na odcinkach.

Obliczenia hydrauliczne przewodów wodociągowych możemy otrzymać dzięki poniższych wzorów:

h_str = λ*$\frac{v^{2}*L}{2*g*D}$

λ = $\left\lbrack - 2*\lg{(\frac{2,51}{\text{Re}\sqrt{\lambda}} + \frac{k}{3,72*D})} \right\rbrack^{- 2}$

Re = $\frac{v*D*\rho}{\nu}$

Q = F*v = $\frac{\Pi*D^{2}*v}{4}$

i = 0,0826*$\frac{\lambda*Q^{2}}{D^{5}}$

Dla rur o przekroju kołowym przy całkowitym napełnieniu prędkość przepływu wyraża wzór Colebrooka-White^,a :

V = - 2 ▪ ▪

h – straty ciśnienia na długości

λ – współczynnik oporów liniowych

v – średnia prędkość przepływu

L – długość odcinka przewodu

g – przyspieszenie ziemskie

D – średnica zewnętrzna przewodu

Re – liczba Reynoldsa

k – współczynnik chropowatości

ρ – gęstość wody

ν – współczynnik lepkości kinematycznej

F – powierzchnia przekroju

Q – natężenie przepływu

i – jednostkowe straty na pokonanie oporów tarcia, równe spadkowi dna kanału przy prze­pływie o swobodnym zwierciadle, lub nachyleniu linii ciśnień przy przepływie pod ciśnie­niem

Stacja podwyższania ciśnienia (omówić rys)

Stacja podwyższania ciśnienia (rys)

Obliczenie zapotrzebowania na wodę (tabela)

Obliczono dobowe zapotrzebowanie na wodę:

Q_{d max1} = Q_{d śr1} * Nd

Q_{d max1} = 346,33 * 1,5 = 519,495 [m³/d]

Obliczono godzinowe średnie zapotrzebowanie na wodę:

Q_{h śr1} = Q_{d max1} : 24

Q_{h śr1} = 519,495 : 24 = 21,65 [m³/h]

Obliczono maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę:

Q_{h max1} = Q_{h śr1} * Nh

Q_{h max1} = 21,65 * 2,0 = 43,3 [m³/h]

Wg przepisów [13] przyjęto zapotrzebowanie przeciwpożarowe na wodę dla liczby mieszkańców jednostki osadniczej do 5000 osób, gdzie niezbędna wydajność wodociągu lub zapas wody musi wynosić 10 dm³/s (patrz tab. 2).

Q_p.poż. = 10 dm³/s = 1,157*10^-7 m³/d

Obliczenia zbiornika metodą sumową (diagram)

Aby można było określić wymiary zbiornika, który miałby spełniać zadanie zapew­nienie dostarczenia do odbiorców odpowiedniej ilości wody, należałoby najpierw zapoznać się z godzinowym rozbiorem wody. Można je określić na podstawie procentowego zużycia wody w ciągu jednej doby w każdej godzinie rozbioru.

Pojemność zbiornika obliczono ze wzoru:

Vz = $\frac{y}{100}$* Q_{d max}

gdzie:

y – procentowa pojemność zbiornika

y = 11,97%

Q_{d max} – maksymalne dobowe zapotrzebowanie na dobę

Q_{d max} = 519,495 m³/d

Obliczona pojemność zbiornika wynosi:

Vz = $\frac{y}{100}$* Q_{d max} = 62,18 m³

W celu uzyskania zamierzonego efektu projektowanej stacji i uniknięciu braku dostawy zaprojektowano 2 zbiorniki na wodę pitną poziome jednokomorowe V = 25 m³, z dwustronnym zasilaniem. Stację zasila woda z Gniewkowa zakupywana w ilości 50 m³ przy czym niedobór pozostałych 12,18 m³ będzie dopływać z Inowrocławia.

Dobrano następujące wymiary zbiorników:

- średnica zbiornika D = 2,8 m

- długość dobranego zbiornika L = 4,6 m

Straty na długości (rys)

Obliczenia ciśnienia wymaganego

Wymagane ciśnienie robocze jest to ciśnienie niezbędne do prawidłowego funkcjono­wania najniekorzystniej położonego punktów czerpalnych. Jest to najczęściej najdalszy punkt rozbioru, punkt znajdujący się najwyżej bądź punkt w którym jest największa ilość osób. Wielkość tego ciśnienia jest związana z wysokością geometryczną położenia miarodajnego punktu czerpalnego i jest mierzona od poziomu terenu.

Obliczyć je można wg wzoru:

Hw = 7 + 3,25n [m]

n – liczba kondygnacji

Hw = 13,5 m

Dobór zestawu pompowego

Dobór pompy dla stacji należy dokonać uwzględniając wymaganą wydajność (Q) oraz żądaną wysokość podnoszenia (Hp), którą obliczamy wg wzoru:

Hp = Hw + h _str,

Zaprojektowano zestaw sześciu pomp Hydro Vacuum ZHA.2.05.5.1201.4 do tłoczenia wody w stacji w Wierzchosławicach z czego jedna przeznaczona jest na wypadek wystąpienia pożaru. Przyjęto, że pompy w danym zestawie pracują równolegle. Charakterystykę tych pomp przedstawia wykres 1.

Qp = $\frac{43,3}{5}$ = 8,66 m³/h

Hp = 36,48 m (wykres)

Straty na długości (rys)

Podsumowanie i wnioski

Celem pracy było zaprojektowanie przebudowy istniejącej stacji hydroforowej w Wierzchosławicach, aby w większej ilości zapewnić zasilanie sieci wodociągowej wodą do­starczaną z Gniewkowa. W tym celu wykonano odpowiednie obliczenia potrzebne do doboru zbiornika retencyjnego o wymiarach pozwalających zapewnić całodobowy dopływ wody, w którym ciśnienie z obu zasilających źródeł zostanie wyrównane. Wymagana ilość wody tło­czona zostanie za pomocą zestawu pomp połączonych równolegle.

Wykonując stację podwyższania ciśnienia według wytycznych umieszczonych w niniejszym projekcie, można zapewnić właściwy przepływ wody, pod odpowiednim ciśnieniem przy dobranych urządzeniach wodociągowych jakie mają zostać wykorzystane do przebudowy stacji w Wierzchosławicach. Tym samym ograniczony zostanie dopływ dużej ilości wody zasilanej przez Inowrocław, co pozwala na zmniejszenie kosztów zużycia wody ponoszonych przez mieszkańców miejscowości.

Cel projektu został osiągnięty. Korzyści ekonomiczne zostaną przy zastosowaniu wykonaniu zaprojektowanych ustaleń.

Zaprojektowano układ stacji ze zbiornikami poprawiającymi zarówno warunki technologiczne jak i ekonomiczne aspekty przy określonych parametrach:

- woda w ilości 12,18 m³ zostanie zakupiona z Inowrocławia, pozostała ilość zakupiona zostanie z Gniewkowa tj. 50 m³

- stałe ciśnienie w sieci p = 3,58 bar

- stacja zasilona zostanie dwoma zbiornikami o pojemności użytkowej Vz = 25 m³

- do układu przyjęto zestaw pompowy Hydro Vacuum ZHA.2.05.5.12.01.4