BILANS ZAPOTRZEBOWANIA NA WODĘ

1. Obliczenie liczby mieszkańców w okresie perspektywicznym

$$\text{Mn} = M\left( 1 + \frac{p}{100} \right)^{n}$$

Mn -liczba mieszkańców w okresie perspektywicznym

M - aktualna liczba mieszkańców, M = 13840

p - przyrost naturalny, p = 0,64%

n - długość okresu perspektywicznego , n = 2032 – 2010 = 22

$$\text{Mn} = 13840\left( 1 + \frac{0,64}{100} \right)^{22} = 15925$$

Liczba mieszkańców w poszczególnych klasach wyposażenia sanitarnego

Klasy wyposażenia sanitarnego:

klasa I – mieszkalnictwo wielorodzinne podłączone do sieci wod . – kan. z centralnym ogrzewaniem wody (dostarczana)

klasa II – mieszkalnictwo wielorodzinne podłączone do sieci wod. –kan. z lokalnym podgrzewaczem wody

klasa III – mieszkalnictwo jednorodzinne podłączone do sieci wod. – kan. z lokalnym podgrzewaczem wody

Mn_I – (50% ∙ 15925)/100 = 7963

Mn_II – (30% ∙ 15925) = 4777

Mn_III – (20% ∙ 15925) = 3185

1. Obliczenia zapotrzebowania na wodę dla poszczególnych elementów zagospodarowania przestrzennego

1. Mieszkalnictwo

1. wielorodzinne

$$Q_{dsr} = \frac{q_{I} \bullet \text{Mn}_{I} + q_{\text{II}} \bullet \text{Mn}_{\text{II}}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q_I – 155 [ dm³/M∙d]

q_II – 85 [ dm³/M∙d]

$$Q_{dsr} = \frac{155 \bullet 7925 + 85 \bullet 4777}{1000} = 1640,3\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,5

$$Q_{d\ \max} = 1640,3 \bullet 1,5 = 2460,5\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{2460,5}{24} = 102,5\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q _{h max} –zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,6

$$Q_{h\ \max} = 102,5 \bullet 1,6 = 164\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. jednorodzinne

$$Q_{dsr} = \frac{q_{\text{III}} \bullet \text{Mn}_{\text{III}}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q_III – 86 [ dm³/M∙d]

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{dsr} = \frac{86 \bullet 3185}{1000} = 273,9\ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 2,0

$$Q_{d\ \max} = 273,9 \bullet 2,0 = 547,8\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{547,8}{24} = 22,8\ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q _{h max} –zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 2,9

$$Q_{h\ \max} = 22,8 \bullet 2,9 = 66,1\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. Usługi

$$Q_{dsr} = \frac{q \bullet \text{Mn}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q – 60 [ dm³/M∙d]

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{dsr} = \frac{60 \bullet 15925}{1000} = 955,5\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,3

$$Q_{d\ \max} = 955,5 \bullet 1,3 = 1242,2\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{1242,2}{24} = 51,8\ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q _{h max} –zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 3,0

$$Q_{h\ \max} = 51,8 \bullet 3,0 = 155,4\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. Komunikacja

$$Q_{dsr} = \frac{q \bullet \text{Mn}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q – 4 [ dm³/M∙d]

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{dsr} = \frac{4 \bullet 15925}{1000} = 63,7\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,2

$$Q_{d\ \max} = 63,7 \bullet 1,2 = 76,4\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{76,4}{24} = 3,2\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q _{h max} –zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 4,0

$$Q_{h\ \max} = 3,2 \bullet 4,0 = 12,8\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. Utrzymanie czystości ulic i placów

$$Q_{dsr} = \frac{q \bullet \text{Mn}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q – 10 [ dm³/M∙d]

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{dsr} = \frac{10 \bullet 15925}{1000} = 159,3\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 2,6

$$Q_{d\ \max} = 159,3 \bullet 2,6 = 414,2\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{414,2}{24} = 17,43\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q _{h max} –zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,5

$$Q_{h\ \max} = 17,4 \bullet 1,5 = 26,0\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. Polewanie zieleni miejskiej

$$Q_{dsr} = \frac{q \bullet \text{Mn}}{1000}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

q – wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania na wodę [ dm³/M∙d]

q – 10 [ dm³/M∙d]

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{dsr} = \frac{10 \bullet 15925}{1000} = 159,3\ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = Q_{dsr} \bullet Nd\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 6,0

$$Q_{d\ \max} = 159,3 \bullet 6,0 = 955,8\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{hsr} = \frac{Q_{d\ \max}}{24}\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{hsr} = \frac{955,8}{24} = 39,8\ \ \ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ \max} = Q_{h\ sr} \bullet Nh\ \ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h max} – zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 3,0

$$Q_{h\ \max} = 39,8 \bullet 3,0 = 119,4\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

2. Przemysł

$$Q_{h\ \max} = 3,6 \bullet q \bullet F_{p\text{\ \ }}\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h max} – zapotrzebowanie godzinowe maksymalne

Nh - współczynnik nierównomierności godzinowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,25

$$Q_{h\ \max} = 3,6 \bullet 4,5 \bullet 2,65 = 42,9\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{h\ sr} = \frac{Q_{hsr}}{\text{Nh}}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

Q_{h śr} – zapotrzebowanie godzinowe średnie

$$Q_{h\ sr} = \frac{42,9}{1,25} = 34,3\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$Q_{d\ \max} = 24 \bullet Q_{h\ sr\text{\ \ }}\lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q_{d max} – zapotrzebowanie dobowe maksymalne

Nd- współczynnik nierównomierności dobowej, dla liczby mieszkańców do 20 tys. wynosi 1,15

$$Q_{d\ \max} = 24 \bullet 34,3 = 823,2\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

$$Q_{d\ sr} = \frac{Q_{d\ \max}}{\text{Nd}}\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Q _dśr – zapotrzebowanie dobowe średnie

$$Q_{d\ sr} = \frac{823,2}{1,15} = 715,8\ \ \lbrack\frac{m^{3}}{d}\rbrack$$

Tab. 1 Zestawienie zapotrzebowania na wodę

Lp.	Elementy zapotrzebowania przestrzennego	Qd śr	Qd max	Qh śr	Qh max
		[m^3/d]	[m^3/d]	[m^3/h]	[m^3/h]
1	Mieszkalnictwo
	wielorodzinne	1640,3	2460,5	102,5	164,0
	jednorodzinne	273,9	547,8	22,8	66,1
2	Usługi	955,5	1242,2	51,8	155,4
3	Komunikacja	63,7	76,4	3,2	12,8
4	Mycie ulic i placów	159,3	414,2	17,3	26,0
5	Polewanie zieleni	159,3	955,8	39,8	119,4
6	Przemysł	715,8	823,2	34,3	42,9
RAZEM	3967,8	6520,1	271,7	586,6
Straty wody w sieci	396,8	396,8	16,5	16,5
WODA DO SIECI	4364,6	6916,9	288,2	603,1
Cele własne ZUW	396,8	396,8	16,5	16,5
WYDAJNOŚĆ UJĘCIA	4761,4	7313,7	304,7	619,6
Cele p. poż.	-	-	-	72,0

2. Rozkład godzinowy zapotrzebowania na wodę w dobie maksymalnej

PROJEKTOWANIE SIECI WODOCIĄGOWEJ

2. Obliczenia jednostkowego rozbioru wody dla rozbiorów minimalnego i maksymalnego

$$Q_{\max} = \ l_{1 - 2}\ \bullet \ q_{j}\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

q_j – jednostkowy wskaźnik rozbioru wody [dm³/s·M]

$$q_{j} = \ \frac{Q_{\text{hmax}}}{\sum_{}^{}l}\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s \bullet M}\rbrack$$

Q_hmax – maksymalna wartość Q_h w dobie maksymalnej

∑l – suma długości poszczególnych odcinków sieci

$$q_{j} = \ \frac{431,2}{5660} \bullet \frac{1000}{3600} = \ 0,021\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s \bullet M}\rbrack$$

$$\sum_{}^{}Q_{\min} = najwyzszy\%\ z\ Q_{\text{h\ }}\text{\ w\ dobie}\max{\ \bullet \ }Q_{dsr}\ \lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$$

$$\sum_{}^{}Q_{\min} = \frac{2,37\% \bullet 4364,6}{100} = 103,4\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack = 28,7\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

Tab.3 Zestawienie jednostkowych rozbiorów wody na odcinkach

Nr odc.	l [m]	Qmax [dm^3/s]	%	Qmin [dm^3/s]
1-2	380	8,0	6,71	1,9
2-3	185	3,9	3,27	0,9
3-4	200	4,2	3,53	1,0
4-5	215	4,5	3,80	1,1
5-6	205	4,3	3,62	1,0
6-7	120	2,5	2,12	0,6
7-8	170	3,6	3,00	0,9
8-9	385	8,1	6,80	2,0
2-10	450	9,5	7,95	2,3
10-11	340	7,2	6,01	1,7
3-12	255	5,4	4,51	1,3
12-13	190	4,0	3,36	1,0
12-14	195	4,1	3,45	1,0
14-15	115	2,4	2,03	0,6
14-16	250	4,2	3,53	1,0
4-17	555	11,7	9,81	2,8
5-18	240	5,1	4,24	1,2
7-19	225	4,8	3,98	1,1
19-20	155	3,3	2,74	0,8
19-21	200	4,2	3,53	1,0
8-22	440	9,3	7,77	2,2
9-23	240	5,1	4,24	1,2
	∑ = 5660	∑ = 119,4		∑ = 28,7

2. Obliczenie wydajności źródeł zasilających sieć

• Pompownia

$$Q_{p} = \ \frac{Q_{\text{dmax}}}{T_{p}}$$

T_p – czas pracy pompowni II stopnia, T_p = 20 [h]

$$Q_{p} = \ \frac{6919,6}{20} = 345,8\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack = \ 96,1\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

$$Q_{\text{pmax}} = 1,1\ \bullet Q_{p}\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

$$Q_{\text{pmax}} = 1,1\ \bullet 96,1 = 105,7\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

$$Q_{\text{pmin}} = 0,9\ \bullet \ Q_{p}\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack\ $$

$$Q_{\text{pmax}} = 0,9\ \bullet 96,1 = 86,5\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

• Zbiornik

$$Q_{\text{pmin\ }} = \ \sum_{}^{}Q_{\min} + \ Q_{\text{zmin\ }} \rightarrow \ Q_{\text{zmin}} = \ Q_{\text{pmin}} - \ \sum_{}^{}Q_{\min}$$

$$Q_{\text{pmax}}\text{\ \ } + \ Q_{\text{zmax\ }} = \ \sum_{}^{}Q_{\max} \rightarrow \ Q_{\text{zmax}} = \ {\sum_{}^{}Q_{\min} + \ Q}_{\text{pmax}}\ $$

$$Q_{\text{zmin}} = 86,5 - 28,7 = 57,8\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

$$Q_{\text{zmax}} = 119,4 - 105,7 = 13,7\ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

2. Dobór średnic rurociągów i prędkości przepływu

Średnice przewodów wodociągowych dobrano na podstawie przepływów maksymalnych i minimalnych na odcinkach sieci korzystając z nomogramu do obliczeń przewodów wg wzoru Colebrooka – White’a dla k = 1,5 [mm].

Tab.4 Zestawienie przepływów, średnic rurociągów, prędkości i współczynników do obliczanie oporów liniowych

Nr odc.	Qmin [dm^3/s]	Qmax [dm^3/s]	d [m]	vmin [m/s]	vmax [m/s]	l [m]	C [s^2/m^6]	K =C·l [s^2/m^5]
P-1	86,5	105,7	350	0,91	1,1	125	0,46297	57,87125
1-2	85,6	101,7	350	0,89	1,06	380	0,46297	175,9286
2-3	80,2	79,1	300	1,13	1,12	185	1,049	194,065
3-4	74,3	54,9	300	1,05	0,78	200	1,049	209,8
4-5	70,2	38,9	250	1,43	0,79	215	2,7643	594,3245
5-6	68,2	29,4	250	1,39	0,6	205	2,7643	566,6815
6-7	67,3	26,0	250	1,37	0,53	120	2,7643	331,716
7-8	63,7	10,6	250	1,3	0,22	170	2,7643	46,931
8-9	60,0	4,6	250	1,22	0,09	385	2,7643	1064,2555
2-10	2,9	12,0	150	0,16	0,68	450	42,14	18963
10-11	0,9	3,6	150	0,05	0,2	340	42,14	14327,6
3-12	4,3	17,4	150	0,24	0,98	255	42,14	10745,7
12-13	0,5	2,0	150	0,03	0,12	190	42,14	70436,8
12-14	2,1	8,7	150	0,12	0,49	195	42,14	8217,3
14-15	0,3	1,2	100	0,04	0,15	115	370,72	42632,8
14-16	0,5	2,1	100	0,06	0,27	250	370,72	74144
4-17	1,4	5,9	150	0,08	0,33	555	42,14	23387,7
5-18	0,6	2,6	100	0,08	0,33	240	370,72	88972,8
7-19	2,4	9,9	150	0,14	0,56	225	42,14	9481,5
19-20	0,5	1,7	100	0,06	0,22	155	370,72	57461,6
19-21	0,4	2,1	100	0,05	0,27	200	370,72	74144
8-22	1,1	4,7	100	0,14	0,6	440	370,72	163116,8
9-23	0,6	2,6	100	0,08	0,33	240	370,72	88972,8
9-Z	57,8	13,7	250	1,18	0,28	135	2,7643	373,1805

Do obliczeń przyjęto wartość współczynnika α = 0,5.

2. Straty ciśnienia na armaturze w zbiorniku

h =  h_l +  h_m [m]

h_l = C • l • Q² [m]

$$h_{m} = \ \sum_{}^{}{\ } \bullet \ s_{k}\ \bullet Q^{2}\ \lbrack m\rbrack$$

Tab.5 straty miejscowe na armaturze w zbiorniku

Straty miejscowe
Na dopływie
wylot ξ = 0,5
zasuwa odcinająca x 2 ξ = 0,5x2 = 1,0
trójnik ξ = 0,1
∑ξ = 1,6

Dla ø250 s_k = 21,161 [s²/m⁶], a C = 2,7643 [s²/m⁵]

• dla Δh_zmax

l = RLCzQ_max – RTz l = 161,59 – 137,07 = 24,52 [m]

Q =13,7 [dm³/s] =0,0137 [m³/s]

Δh_zmax =(2,7643 · 24,52 + 5,2 · 21,161) · 0,0137² = 0,03 [m]

• dla Δh_zmin

l = 24,52 + h_u h_u = 4 [m]

l = 24,52 + 4 = 28,52[ m]

Q = 57,8 [dm³/s] = 0,0578 [m³/s]

Δh_zmin = (2,7643 · 28,52 + 1,6 · 21,161) · 0,0578² =0,38 [m]

RLCzQ_min = RLCzQ_max + Δh_zmax + h_u + Δh_zmin

RLCzQ_min = 161,59 + 0,03 + 4 +0 38 = 166,01 [m]

2. Obliczenie projektowanej wysokości podnoszenia pomp oraz wydajności pomp w pompowni II stopnia -dobór pompy

H_{p min} = RLC_p Q_max+h_{p max} − RT_p  [m]

H_{p max} = RLC_p Q_min+h_{p min} − (RT_p − h_d)  [m]

h_d 2 ÷ 4  [m] → h_d = 3 [m]

Δh_max = 2,0 [m]

$${h}_{\max} = k_{p} \bullet Q_{\text{p\ min}}^{2} \rightarrow k_{p} = \frac{{h}_{\text{p\ max}}}{Q_{\text{p\ max}}^{2}} = \frac{2}{{105,7}^{2}} = 0,00018$$

h_min = 0, 00018 • 86, 5² = 1, 35  [m]

H_{p min} = 167, 47 + 2, 0 − 132, 96 = 36, 51  [m]

H_{p max} = 183, 32 + 1, 35 − (132,96−3) = 54, 71  [m]

$$Q_{\min} = 86,5\ \ \left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{s} \right\rbrack = 311,4\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack \div 2 = 155,7\ \ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$$

$$Q_{\max} = 105,7\ \ \left\lbrack \frac{\text{dm}^{3}}{s} \right\rbrack = 380,5\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack \div 2 = 190,3\ \ \left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$$

Na podstawie wydajności i wysokości podnoszenia dobrano układ 2 pomp firmy HYDROVACCUM typu:

MVA.80-200/1

2. Obliczenie rzeczywistych wysokości podnoszenia i strat na armaturze w pompowni

Tab.6 Straty miejscowe na armaturze w pompowni

STRONA SSAWA
Element
kosz ssawny
zasuwa odcinająca
trójnik
kolano 90 ̊ x 2
zasuwa odcinająca
STRONA TŁOCZNA
zasuwa odcinająca
trójnik
zasuwa odcinająca
klapa zwrotna
kolano 90 ̊ x2

Do obliczeń przyjęto wartości:

• dla ø 250

C = 2,7643 [s²/m⁵] oraz s_k = 21,161 [s²/m⁶]

• dla ø 350

C = 0,46297 [s²/m⁵] oraz s_k = 5,5081 [s²/m⁶]

Obliczenia strat na armaturze w pompowni dla Qmax i Qmi

Wartość strat liczymy po stronie tłocznej i ssawnej dla dwóch różnych średnic, w zależności od tego wydajność pompowni dzielimy na 2 dla mniejszej średnicy, a całkowitą wydajność podstawiamy dla średnicy większej.

Wzory na straty po stronie ssawnej:

Dla ø 350 → ${h}_{ss1} = \left( C \bullet l + \sum_{}^{}{\xi_{1} \bullet sk_{1}} \right) \bullet Q_{p}^{2}$

Dla ø250 → ${h}_{ss2} = \left( C \bullet l + \sum_{}^{}{\xi_{2} \bullet sk_{2}} \right) \bullet \frac{Q_{p}^{2}}{2}$

Wzory dla strat po stronie tłocznej:

Dla ø 350 → ${h}_{tl1} = \left( C \bullet l + \sum_{}^{}{\xi_{1} \bullet sk_{1}} \right) \bullet Q_{p}^{2}$

Dla ø250 → ${h}_{tl2} = \left( C \bullet l + \sum_{}^{}{\xi_{2} \bullet sk_{2}} \right) \bullet \frac{Q_{p}^{2}}{2}$

Q max = 105,7 [dm³/s] = 0,1057 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 1057² = 0, 33 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1057}{2}^{2} \right) = 0,12\lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 33 + 0, 12 = 0, 45[m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 1057² = 0, 17 [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1057}{2} \right)^{2} = 0,22\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 17 + 0, 22 = 0, 39 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ 0,45 + 0,39 = 0,84\ \lbrack m\rbrack\ }$$

Q min = 86,5 [dm³/s] = 0,0865 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 0865² = 0, 22 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,0865}{2}^{2} \right) = 0,08\ \lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 22 + 0, 08 = 0, 30[m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 0865² = 0, 12  [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,0865}{2} \right)^{2} = 0,15\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 12 + 0, 15 = 0, 27 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{\min} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{\min} = \ 0,30 + 0,27 = 0,57\ \lbrack m\rbrack\ }$$

$\sum_{}^{}{h}_{\min}$ = 0,57 - obliczone, założone 1,35

$\sum_{}^{}{h}_{\max}$= 0,84 - obliczone, założone 2,00

H_{p min} = RLC_p Q_max+h_{p max} − RT_p  [m]

H_{p min} = 167, 47 + 0, 84 − 132, 96 = 35, 35  [m]

H_{p max} = RLC_p Q_min+h_{p min} − (RT_p − h_d)  [m]

H_{p max} = 183, 32 + 0, 57 − (132,96−3) = 53, 93  [m]

2. Obliczenia poprawek dla strat ciśnienia na armaturze w pompowni

1. Obliczenia strat na armaturze w pompowni dla Q’max i Q’min

Ponieważ różnica miedzy wysokością pkt. pracy a charakterystyką wynosi >1 m należy wykonać obliczenia poprawkowe celem zmniejszenia tej różnicy.

Q’ max = 114,8 [dm³/s] = 0,1148 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 1148² = 0, 39 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1148}{2}^{2} \right) = 0,14\lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 39 + 0, 14 = 0, 53 [m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 1148² = 0, 21 [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1148}{2} \right)^{2} = 0,26\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 21 + 0, 26 = 0, 47 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ 0,53 + 0,47 = 1,0\ \lbrack m\rbrack\ }$$

Q’ min = 59,0 [dm³/s] = 0,059 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 059² = 0, 10 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,059}{2}^{2} \right) = 0,04\ \lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 10 + 0, 04 = 0, 14 [m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 059² = 0, 05  [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,059}{2} \right)^{2} = 0,07\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 07 + 0, 05 = 0, 12 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{\min} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{\min} = \ 0,12 + 0,14 = 0,26\ \lbrack m\rbrack\ }$$

$\sum_{}^{}{h}_{\min}$ = 0,26 - obliczone, założone 1,35

$\sum_{}^{}{h}_{\max}$= 1,0 - obliczone, założone 2,00

H′_{p min} = RLC_p Q′_max+h_{p max} − RT_p  [m]

H′_{p min} = 177, 24 + 1 − 132, 96 = 45, 28  [m]

H′_{p max} = RLC_p Q′_min+h_{p min} − (RT_p − h_d)  [m]

H′_{p max} = 180, 90 + 0, 26 − (132,96−3) = 51, 20  [m]

1. Obliczenia strat na armaturze w pompowni dla Q”max

Ponieważ różnica miedzy wysokością pkt. pracy a charakterystyką wynosi >1 m należy wykonać obliczenia poprawkowe celem zmniejszenia tej różnicy.

Q” max = 108,8 [dm³/s] = 0,1088 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 1088² = 0, 35 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1088}{2}^{2} \right) = 0,13\lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 35 + 0, 13 = 0, 48 [m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 1088² = 0, 19 [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1088}{2} \right)^{2} = 0,23\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 19 + 0, 23 = 0, 42 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{\max} = \ 0,48 + 0,42 = 0,9\ \lbrack m\rbrack\ }$$

$\sum_{}^{}{h}_{\max}$= 0,9 - obliczone, założone 2,00

$${H"}_{\text{p\ min}} = \text{RLC}_{\text{p\ }}{Q"}_{\max}{+ h}_{\text{p\ max}} - \text{RT}_{p}\ \ \lbrack m\rbrack$$

$$\mathbf{H"}_{\mathbf{\text{p\ min}}} = 173,65 + 0,9 - 132,96 = 41,59\ \ \lbrack m\rbrack$$

10. Obliczenia dla zbiornika na wodę

1. Zaprojektowano zbiornik na wodę w kształcie walca. Obliczenia dotyczące zbiornika zestawiono w poniższej tabeli.

Tab.12 Wyznaczenie objętości zbiornika

Godziny	Wydajność pompowni	Zapotrzebowanie na wodę	Dopływ do zbiornika	Odpływ ze zbiornika	Objętość zbiornika
	%	%	%	%	%
0-1	4.17	1.40	2.77		7.48
1-2	4.17	1.39	2.78		10.25
2-3	4.16	1.39	2.77		13.02
3-4	4.17	1.39	2.78		15.80
4-5	4.17	3.58	0.59		16.39
5-6	4.16	3.70	0.46		16.85
6-7	4.17	5.53		1.36	15.49
7-8	4.17	5.97		1.80	13.69
8-9	4.16	3.93	0.23		13.92
9-10	4.17	4.44		0.27	13.65
10-11	4.17	5.31		1.14	12.51
11-12	4.16	5.61		1.45	11.06
12-13	4.17	5.56		1.39	9.67
13-14	4.17	5.75		1.58	8.09
14-15	4.16	4.32		0.16	7.93
15-16	4.17	3.88	0.29		8.22
16-17	4.17	3.52	0.65		8.87
17-18	4.16	5.17		1.01	7.86
18-19	4.17	5.82		1.65	6.21
19-20	4.17	6.22		2.05	4.16
20-21	4.16	6.14		1.98	2.18
21-22	4.17	4.37		0.20	0.00
22-23	4.17	3.23	0.94		0.94
23-24	4.16	2.37	1.79		2.73

1. Objętość użytkowa zbiornika

V_u = max(V_z)•Q_dmax

Q_dmax- dobowe maksymalne zapotrzebowanie na wodę; $Q_{\text{dmax}} = 6916,9\left\lbrack \frac{m^{3}}{d} \right\rbrack$

$$V_{u} = \frac{16,85}{100} \bullet 6916,9\ \left\lbrack m^{3} \right\rbrack = 1165,50\ \lbrack m^{3}\rbrack$$

1. Promień zbiornika

$$r = \sqrt{\frac{V_{u}}{h_{u} \bullet \pi}}\lbrack m\rbrack$$

gdzie: h_u- obniżenie zwierciadła wody; h_u = 4[m]

$$r = \sqrt{\frac{1165,5}{4 \bullet \pi}}\left\lbrack m \right\rbrack = 9,63\lbrack m\rbrack$$

1. Obniżenie zwierciadła wody w zbiorniku w wypadku pożaru

$$h_{p} = \frac{V_{p}}{\pi \bullet r_{z}^{2}}\ \lbrack m\rbrack$$

gdzie: V_p- objętość wody potrzebnej w razie pożaru; Vp = 200[m³]

$$h_{p} = \frac{200}{\pi \bullet {9,63}^{2}}\left\lbrack m \right\rbrack = 0,69\ \left\lbrack m \right\rbrack$$

10. Obliczenia strat na armaturze w pompowni dla Q”max+poż (Qpoż)

$$\text{RLCz}Q_{poz} = RLCzQ_{\max}^{"} - h_{p}$$

RLCzQ_poz = 161, 59 − 0, 69 = 160, 90 [m n.p.m.]

Q” max+poż (Qpoż) = 109,8 [dm³/s] = 0,1098 [m³/s]

STRONA SSAWNA

ø350

h_ss1 = (0,46297 •10+4,5 •5,5081) • 0, 1098² = 0, 35 [m]

ø250

$${h}_{ss2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 1,5\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1098}{2}^{2} \right) = 0,13\lbrack m\rbrack$$

h_s = 0, 35 + 0, 13 = 0, 48 [m]

STRONA TŁOCZNA

ø350

h_tl1 = (0,46297 •10+2 •5,5081) • 0, 1098² = 0, 19 [m]

ø250

$${h}_{tl2} = \left( 2,7643\ \bullet 4 + 3,2\ \bullet 21,161 \right) \bullet \left( \frac{0,1098}{2} \right)^{2} = 0,24\ \lbrack m\rbrack$$

h_tl = 0, 19 + 0, 24 = 0, 43 [m]

$$\sum_{}^{}{h_{poz} = \ h_{s} + {h}_{tl}}$$

$$\sum_{}^{}{h_{poz} = \ 0,48 + 0,43 = 0,91\ \lbrack m\rbrack\ }$$

H_poz = RLCzQ_poz+h_poz − RT_P  [m]

H_poz = 172, 92 + 0, 91 − 132, 96 = 40, 87  [m]