POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

STUDIA DZIENNE

ĆWICZENIE PROJEKTOWE

Z GOSPODARKI WODNEJ W PRZEMYŚLE

1. Wstęp.

1.1. Przedmiot opracowania.

Przedmiotem opracowania jest projekt zakładu nr 26.

1.2. Podstawa opracowania.

Podstawą niniejszego opracowania jest temat ćwiczenia projektowego wydany przez prowadzącego zajęcia w dniu 1 marca 2006 roku.

1.3. Zakres opracowania.

Zakres opracowania obejmuje:

- obliczenia zapotrzebowania na wodę do celów przemysłowych ora ilości ścieków poprodukcyjnych,

- wybór modelu gospodarki wodno-ściekowej na podstawie opisu technologii produkcji w zakładzie oraz

wykresu Koniuszkowa,

- trasowanie sieci przewodów rozprowadzających wodę przemysłową,

- opracowanie wykresu Shankeya dla średniego godzinowego rozbioru wody,

- opracowanie schematu obliczeniowego ( jednokreskowy ) sieci rozprowadzającej wodę oraz dobór

średnic przewodów dla maksymalnego godzinowego rozbioru wody (z podaniem strat ciśnienia na

odcinkach przewodów),

- określenie parametrów pracy pompowni II stopnia bezpośrednio zasilających odbiorców wody

(wydajność i wysokość podnoszenia pomp),

- dobór i obliczenie urządzenia do chłodzenia wody obiegowej.

1.4. Wykorzystane materiały.

W czasie wykonywania niniejszego opracowania wykorzystano następujące materiały:

[ 1 ] Gabryszewski Tadeusz. Wodociągi. Arkady. Warszawa 1983.

[ 2 ] Mielcarzewicz Edward Włodzimierz. Gospodarka wodna i ściekowa w zakładach przemysłowych

część I i II. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 1980.

1.5. Ogólna charakterystyka zakładu.

Zakład nr 26 jest to zakład koksochemiczny. W zakładzie jednym zasadniczym wydziałów są koksownie. Dostarczają one niezbędny dla procesów wielkopiecowych koks. Koksownie poza koksem wytwarzają gaz koksowniczy, który zawiera szereg cennych produktów chemicznych. Przeróbka i wydobyci tych produktów stanowi następne zadanie produkcji zakłady koksochemicznego.

W skład zakładu wchodzą następujące oddziały:

- wydział przygotowania produkcji,

- oddział kondensacji smoły,

- wydział siarczanu amonu,

- benzolownia,

- oddział przygotowania i koksownia,

- oddział chemiczny.

W wydziale przygotowania produkcji woda jest wykorzystywana do przemywania węgla w celu usunięcia szkodliwych domieszek węgla (piasek, żwir, itp.). Oddzielenie ww. domieszek następuje na zasadzie różnicy ciężaru właściwego węgla i zanieczyszczeń mineralnych.

Przemyty węgiel zostaje skruszony w młynach węglowych i przetransportowany do wieży węglowej i dalej do pieców baterii koksowniczych. W procesie tym zachodzi potrzeba użycia dużych ilości wody. Skład fizykochemiczny wody nie ma większego znaczenia, a ponadto nie ma przeszkód by używana woda krążyła w układzie zamkniętym. Woda po płukaniu zawiera duże ilości zawiesin mineralnych, które sedymentują w osadnikach, tak oczyszczoną wodę ponownie kieruje się do płukania węgla.

W koksowni woda służy do chłodzenia urządzeń produkcyjnych, takich jak piece koksownicze, oraz chłodzenia produktów przez ich bezpośredni kontakt z wodą, np. gaszenie koksu. Naładowany rozżarzanym koksem wagon odwozi się pod wieżę gaśniczą, gdzie polewa się go wodą. Powstała przy tej operacji para wodna i wydobywające się gazy uchodzą przez górny otwór wieży gaśniczej do atmosfery.

W ten sposób zgaszony koks wyładowuje się na rampę. Niedogaszony koks polewa się wodą z wężów pożarowych. Dalej koks jest sortowany i dostarczany do wielkich pieców względnie dla innych użytkowników.

Po gaszenia koksu część wody, która nie odparowała, wraz ze szlamem koksowym trafia do osadnika. Po jej oczyszczeniu powtórnie używa się do gaszenia, a szlam usuwa się z osadnika. Straty powstałe w skutek odparowania wody i usunięcia wraz ze szlamem uzupełnia się świeżą wodą.

Woda służąca do chłodzenia urządzeń powinna być pozbawiona różnego rodzaju domieszek, aby zapobiec zanieczyszczeniu rur w chłodnicach rurowych oraz rusztów w płuczkach. Do chłodzenia wody stosuje się z reguły chłodnie wentylatorowe względne kominowe z ciągiem naturalnym.

Zakład położony jest na rzędnej terenu 108,00 m n.p.m. Ujęcie wody, od zakładu, znajduje się w odległości 2,6 km, a rzędna średniej wody w ujęciu wynosi 88,00m n.p.m.

Tabela 1. Dane do bilansu wody technologicznej
Nr obiektu	Nazwa obiektu (wydziału)	Produkcja		Wskaźnik zużycia wody qj	Współ-czynnik Ng	Zużycie wody Qśrh	Zużycie i straty wody		Przezna-czenie wody zasilającej	Wymagania technologiczne dotyczące wody zasilającej
							Jednostka produkcji	Średnia godzinowa								W procesie produkcji	Odprowa-dzenie do kanalizacji
																				Max. temp.	Ciśnie-nie	Inne dotyczące jakości
-	-	-	j.p.	m^3/j.p.	-	m^3/h	%		-	°C	m	-
1.	Wydział przygotowania produkcji	t	100	7	1,05	-	6	-	chłodzenie	-	45	czysta uzda.
2.	Oddział kondensacji smoły	t	20	4,5	1,09	-	4	-	chłodzenie	-	25	czysta uzda.
3.	Wydział siarczanu amonu	t	13	100	1,12	-	5	-	chłodzenie	-	25	czysta uzda.
4.	Benzolownia	t	10	28	1,15	-	4	15	chłodzenie	-	45	czysta uzda.
6,7.	Oddział przygotowania i koksownia	t	70	1,25	1,26	-	8	-	produkcja	-	24	dowolna
8.	Oddział chemiczny	t	5	9	1,10	-	6	10	produkcja	-	25	czysta
9.	Warsztat remontowy	-	-	-	1,05	40	7	12	chłodzenie	-	25	czysta

2. Obliczenia zapotrzebowania na wodę dla zakładu koksochemicznego.

Obliczenia zapotrzebowania na wodę przeprowadzono w oparciu o dane z tabeli 1.

2.1. Obliczenia zapotrzebowania na wodę w poszczególnych oddziałach.

Do obliczeń wykorzystano następujące wzory:

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = pr · q_j

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = Q_śrh · N_g

gdzie:

Q_śrh - średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h,

pr - średnia godzinowa produkcja, j.p.,

q_j - wskaźnik zużycia wody, m³/j.p.,

Q_maxh - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h,

N_g - współczynnik.

2.1.1. Wydział przygotowania produkcji:

pr = 100 j.p.

q_j = 7 m³/j.p.

N_g = 1,05.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 100 · 7 = 700 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 700 · 1,05 = 735 m³/h.

2.1.2. Oddział kondensacji smoły:

pr = 20 j.p.

q_j = 4,5 m³/j.p.

N_g = 1,09.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 20 · 4,5 = 90 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 90 · 1,09 = 98,1 m³/h.

2.1.3. Wydział siarczanu amonu:

pr = 13 j.p.

q_j = 100 m³/j.p.

N_g = 1,12.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 13 · 100 = 1300 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 1300 · 1,12 = 1456 m³/h.

2.1.4. Benzolownia:

pr = 10 j.p.

q_j = 28 m³/j.p.

N_g = 1,15.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 10 · 28 = 280 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 280 · 1,15 = 322 m³/h.

2.1.5. Oddział przygotowania i koksownia:

pr = 70 j.p.

q_j = 1,25 m³/j.p.

N_g = 1,26.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 70 · 1,25 = 87,5 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 87,5 · 1,26 = 110,25 m³/h.

2.1.6. Oddział chemiczny:

pr = 5 j.p.

q_j = 9 m³/j.p.

N_g = 1,10.

Średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_śrh = 5 · = 45 m³/h,

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 45 · 1,10 = 49,5 m³/h.

2.1.7. Warsztat remontowy:

Q_śrh = 40 m³/h,

N_g = 1,05.

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę

Q_maxh = 40 · 1,05 = 42 m³/h.

2.2. Zużycie i straty wody.

Do obliczeń wykorzystano następujący wzór:

q_st =
, m³/h,

gdzie:

q_st - zużycie i straty wody, m³/h,

Q_śrh - średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h,

a - zużycie i straty wody wyrażone w procentach.

2.2.1. Wydział przygotowania produkcji:

W procesie produkcji:

a = 6%,

q_st =
= 42 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 42,0 m³/h,

2.2.2. Oddział kondensacji smoły:

W procesie produkcji:

a = 4%,

q_st =
= 3,6 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 3,6 m³/h,

2.2.3. Wydział siarczanu amonu:

W procesie produkcji:

a = 5%,

q_st =
= 65 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 65,0 m³/h,

2.2.4. Benzolownia:

W procesie produkcji:

a = 4%,

q_st =
= 11,2 m³/h,

Odprowadzenie do kanalizacji:

a = 15%,

q_st =
= 42 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 11,2 + 42 = 53,2 m³/h,

2.2.5. Oddział przygotowania i koksownia:

W procesie produkcji:

a = 8%,

q_st =
= 7 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 7,0 m³/h,

2.2.6. Oddział chemiczny:

W procesie produkcji:

a = 6%,

q_st =
= 2,7 m³/h,

Odprowadzenie do kanalizacji:

a = 10%,

q_st =
= 4,5 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 2,7 + 4,5 = 7,2 m³/h,

2.2.7. Warsztat remontowy:

W procesie produkcji:

a = 7%,

q_st =
= 2,8 m³/h,

Odprowadzenie do kanalizacji:

a = 12%,

q_st =
= 4,8 m³/h,

Zużycie i straty : ∑q_st = 2,8 + 4,8 = 7,6 m³/h.

Zużycie i straty ogółem : ∑q_st = 42,0 + 3,6 + 65,0 + 53,2 + 7,0 + 7,2 + 7,6 = 185,6 m³/h.

2.3. Odpływ wód wykorzystanych:

Q_Wśrh = Q_śrh - ∑q_st, m³/h,

Q_Wmaxh = Q_maxh - ∑q_st, m³/h,

gdzie:

Q_Wśrh - odpływ wód wykorzystanych dla średniego godzinowego zapotrzebowania na wodę, m³/h,

Q_Wmaxh - odpływ wód wykorzystanych dla maksymalnego godzinowego zapotrzebowania na wodę, m³/h,

Q_śrh - średnie godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h,

Q_maxh - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę, m³/h,

∑q_st - zużycie i straty ogółem, m³/h,

2.2.1. Wydział przygotowania produkcji:

Q_śrh = 700,0 m³/h,

Q_maxh = 735,0 m³/h,

∑q_st = 42,0 m³/h,

Q_Wśrh = 700,0 - 42,0 = 658,0 m³/h,

Q_Wmaxh = 735,0 - 42,0 = 693,0 m³/h,

2.2.2. Oddział kondensacji smoły:

Q_śrh = 90,0 m³/h,

Q_maxh = 98,1 m³/h,

∑q_st = 3,6 m³/h,

Q_Wśrh = 90,0 - 3,6 = 86,4 m³/h,

Q_Wmaxh = 98,1 - 3,6 = 94,5 m³/h,

2.2.3. Wydział siarczanu amonu:

Q_śrh = 1300,0 m³/h,

Q_maxh = 1456,0 m³/h,

∑q_st = 65,0 m³/h,

Q_Wśrh = 1300,0 - 65,0 = 1235,0 m³/h,

Q_Wmaxh = 1456,0 - 65,0 = 1391,0 m³/h,

2.2.4. Benzolownia:

Q_śrh = 280,0 m³/h,

Q_maxh = 322,0 m³/h,

∑q_st = 53,2 m³/h,

Q_Wśrh = 280,0 - 53,2 = 226,8 m³/h,

Q_Wmaxh = 322,0 - 53,2 = 268,8 m³/h,

2.2.5. Oddział przygotowania i koksownia:

Q_śrh = 87,5 m³/h,

Q_maxh = 110,3 m³/h,

∑q_st = 7,0 m³/h,

Q_Wśrh = 87,5 - 7,0 = 80,5 m³/h,

Q_Wmaxh = 110,3 - 7,0 = 103,3 m³/h,

2.2.6. Oddział chemiczny:

Q_śrh = 45,0 m³/h,

Q_maxh = 49,5 m³/h,

∑q_st = 7,2 m³/h,

Q_Wśrh = 45,0 - 7,2 = 37,8 m³/h,

Q_Wmaxh = 49,5 - 7,2 = 42,3 m³/h,

2.2.7. Warsztat remontowy:

Q_śrh = 40,0 m³/h,

Q_maxh = 42,0 m³/h,

∑q_st = 7,6 m³/h,

Q_Wśrh = 40,0 - 7,6 = 32,4 m³/h,

Q_Wmaxh = 42,0 - 7,6 = 34,4 m³/h,

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2.

Bilans wody technologicznej
Nr obiektu	Nazwa obiektu (wydziału)	Zapotrzebowanie na wodę		Zużyci i straty wody				Zużycie i straty ogółem	Odpływ wód wykorzystanych
											W procesie produkcji		Odprowadzenie do kanalizacji
				Qśrh	Qmaxh											Qśrh	Qmaxh
-	-	m^3/j.p.	m^3/j.p.	%	m^3/h	%	m^3/h	m^3/h	m^3/h	m^3/h
1.	Wydział przygotowania produkcji	700	735	6	42	-	-	42	658	693
2.	Oddział kondensacji smoły	90	98,1	4	3,6	-	-	3,6	86,4	94,5
3.	Wydział siarczanu amonu	1300	1456	5	65	-	-	65	1235	1391
4.	Benzolownia	280	322	4	11,2	15	42	53,2	226,8	268,8
6,7.	Oddział przygotowania i koksownia	87,5	110,3	8	7	-	-	7	80,5	103,3
8.	Oddział chemiczny	45	49,5	6	2,7	10	4,5	7,2	37,8	42,3
9.	Warsztat remontowy	40	42	7	2,8	12	4,8	7,6	32,4	34,4
	Razem	2542,5	2812,9		134,3		51,3	185,6	2356,9	2627,3

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę w zakładzie wynosi

Q_maxh = 2812,9 m³/h

czyli maksymalne zapotrzebowanie na wodę dla zakładu w ciągu sekundy wynosi

Q_maxh = 781,4 dm³/s.

Woda będzie doprowadzana z ujęcia na teren zakładu dwoma rurociągami, więc aby można było dostarczyć wymaganą ilość wody dla zakładu z nomogramu (k = 1,5) przyjęto przewody o średnicy 600 mm.

2.3. Obliczenia do sporządzenia wykresu Koniuszkowa.

2.3.1. Podstawowe dane:

R_t = 108,00 m n.p.m.

R_SW = 88,00 m n.p.m.

L = 2,6 km = 2600 m,

R_t - rzędna terenu zakładu,

R_SW - rzędna średniej wody w ujęciu,

L - odległość ujęcia od zakładu.

H_t = R_t - R_SW

H_t - geometryczna wysokość podnoszenia pomp,

H_t = 108,00 - 88,00 = 20,00 m

Dla przewodu o średnicy 600 mm i natężenia przepływu 781,4 dm³/s z monogramu (k = 1,5) odczytano:

- prędkość w przewodzie

v = 1,4 m/s

- spadek hydrauliczny

i = 4,2‰ = 0,0042.

Δh = i · L, m,

Δh - liniowe straty ciśnienia w przewodzie doprowadzającym wodę do zakładu,

Δh = 0,0042 · 2600 = 10,9 m,

H_t + Δh = 20 + 10,9 = 30,9 m.2.3.2. Wykres Koniuszkowa.

H_t + Δh, m

L, km

Strefa:

1 - najbardziej odpowiedni jest model przepływowy,

2 - możliwy model przepływowy,

3 - możliwy model obiegowy,

4 - najbardziej odpowiedni jest model obiegowy.

Na podstawie wykresu Koniuszkowa i opisu technologicznego przyjęto, że na terenie zakładu najbardziej odpowiedni będzie model obiegowy.

3.1. Obliczanie strat wody oraz ilości wody dodatkowej:

3.1.1. Straty wody wskutek parowania:

p₁ = p₁' + p₁” ,m³/h,

gdzie:

p₁' - straty wody na skutek parowania w procesie produkcji, m³/h,

p₁” - straty wody na skutek parowania w urządzeniach chłodzących, m³/h,

p₁” = (0,01 · n · Δt) · Q_śrh,
n - współczynnik klimatyczny zależny od pory roku,

n = 0,16 - lato,

n = 0,12 - wiosna, jesień,

n = 0,10 - zima, (przyjęto n = 0,16)

Δt - różnica temperatury wody chłodzonej, °C,

Δt = 5 ÷ 15°C, (przyjęto Δt = 10°C),

Q_śrh - średnie godzinowe natężenie wody dopływającej do urządzenia chłodzącego, m³/h,

p₁” = 0,01 · 0,16 · 10 · Q_śrh = 0,016 · Q_śrh,

p₁' = 42,0 + 3,6 + 65,0 + 11,2 + 2,8 = 124,6 m³/h,

p₁” = 0,016 · 2238,6 = 35,8 m³/h,

p₁ = 124,6 + 35,8 = 160,4 m³/h,

3.1.2. Straty wody obiegowej:

p₂ = p₂' + p₂” , m³/h,

gdzie:

p₂' - suma strat wody odprowadzanej do kanalizacji, a także spowodowane kierowaniem części wody na pokrycie innych strat oraz straty w oczyszczalni ścieków, m³/h,

p₂' =
Q_śrh, (przyjęto 5 %),

Q_śrh - średnie godzinowe natężenie wody dopływającej do oczyszczalni, m³/h,

p₂” - ucieczka wody poza obręb urządzenia chłodzącego, m³/h,

p₂” =
Q_śrh,

Q_śrh - średnie godzinowe natężenie wody dopływającej do urządzenia chłodzącego, m³/h,

Dla chłodni wentylatorowej wskaźnik wynosi 0,25÷0,5, przyjęto wartość 0,5,

p₂' = 42,0 + 7,0 + 2,7 + 4,5 + 4,8 +
+
= 102,8 m³/h,

p₂” =
= 11,2 m³/h,

p₂ = 102,8 + 11,2 = 114,0 m³/h.

Straty w urządzeniu chłodzącym wynoszą q_chł = p₁” + p₂” = 35,8 + 11,2 = 47,0 m³/h.

Straty na oczyszczalniach wynoszą q_ocz =
+
= 1,9 + 4,0 = 5,9 m³/h.

Rzeczywisty procentowy wskaźnik strat wody w urządzeniu chłodzącym ze względu na mniejszy dopływ wody o ilość wody odprowadzonej w celu odmulenia obiegu wynosi:

2,2 %

3.1.3. Straty wody w celu odświeżenia (odmulenia) wody obiegowej:

p₃ = p₁ ·
p₂ , m³/h,

gdzie:

p₁ - straty wody w skutek parowania, m³/h,

p₂ - straty wody obiegowej, m³/h,

a_d - twardość wody dodatkowej, w niemieckich stopniach twardości w zakresie 6÷9 (przyjęto 7,5°),

a_ob - twardość wody obiegowej, w niemieckich stopniach twardości w zakresie 12÷15 (przyjęto 13,5°),

p₃ =
= 86,5 m³/h,

3.1.4. Obliczanie ilości wody dodatkowej:

q_d = p₁+ p₂ + p₃ + q_ZUW, m³/h,

gdzie:

p₁ - straty wody w skutek parowania, m³/h,

p₂ - straty wody obiegowej, m³/h,

p₃ - straty wody w celu odświeżenia (odmulenia) wody obiegowej, m³/h,

q_ZUW - straty w zakładzie uzdatniania wody, m³/h,

q_d - ilość wody potrzebna na wyrównanie strat i zużycia wody w modelu obiegowym, m³/h,

q_d = 160,4 + 114,0 + 86,5 + 18,0 = 378,9 m³/h.

3.1.5. Wykres Shankeya dla średniego godzinowego rozbioru wody (rys. 1).

3.2. Obliczanie powierzchni aktywnej urządzenia chłodzącego:

F_a =
, m²,

gdzie:

Q_maxh - maksymalne godzinowe natężenie wody dopływającej do urządzenia chłodzącego, m³/h,

q_h - wskaźnik obciążenia hydraulicznego, m³/(m² · h),

Na terenie zakładu zaprojektowano chłodnię wentylatorową kroplową więc z przedziału 6÷10, przyjęto wskaźnik obciążenia hydraulicznego wartości 7.

F_a =
m².

Do celów projektowych przyjęto powierzchnię aktywną chłodni wentylatorowej kroplowej F_a = 354,5 m².

3.3. Dobór średnic rurociągów rozprowadzających wodę i obliczanie rzędnych linii ciśnień.

3.3.1. Dobór średnic rurociągów rozprowadzających wodę.

Średnice dobrano na podstawie nomogramu dla rur żeliwnych i stalowych (k = 1,5 mm) tak aby spełniały następujący warunek:

- dla średnic poniżej 300 mm przyjmowano prędkość w granicach 0,5÷0,8 (0,9) m/s,

- dla średnic powyżej 300 mm przyjmowano prędkość w granicach 0,9÷1,5 m/s.

3.3.2. Dobór średnic rurociągu doprowadzającego wodę dodatkową do zakładu.

Maksymalne natężenie przepływu w przewodzie doprowadzającym wodę dodatkową do zakładu wynosi:

q_d = 383,4 m³/h = 106,5 dm³/s.

Z nomogramu dla rur żeliwnych i stalowych (k = 1,5 mm) przyjęto rurociąg o następujących parametrach:

- średnica:

d = 400 mm,

- prędkość w rurociągu:

v = 0,85 m/s,

- spadek hydrauliczny:

i = 2,6 ‰ = 0,0026.

3.3.3. Obliczanie strat ciśnienia:

Δh = i · l, m,

Δh - liniowe straty ciśnienia w przewodzie doprowadzającym wodę,

l - długość rurociągu, m,

i - spadek ciśnienia, ‰

1) Odcinek P2 → A → Odbiorca 3

Długość i spadek ciśnienia na odcinku P2 → A

l = 88,0 m,

i = 3,70 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0037 · 88,0 = 0,33 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku A → Odbiorca 3

l = 40,0 m,

i = 4,20 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0042 · 40,0 = 0,17 m,

2) Odcinek A → Zbiornik,P4

Długość i spadek ciśnienia na odcinku

l = 144,0 m,

i = 4,20 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0042 · 144,0 = 0,60 m,

3) Odcinek A → B → Odbiorca 2

Długość i spadek ciśnienia na odcinku A → B

l = 110,0 m,

i = 3,00 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,003 · 110,0 = 0,33 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku B → Odbiorca 2

l = 44,0 m,

i = 2,10 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0021 · 44,0 = 0,09 m,

4) Odcinek B → C → P3_wejście

Długość i spadek ciśnienia na odcinku B → C

l = 205,2 m,

i = 2,95 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,00295 · 205,2 = 0,61 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku C → P3_wejście

l = 4,0 m,

i = 2,14 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,00214 · 4,0 = 0,01 m,

5) Odcinek C → E → Odbiorca 8

Długość i spadek ciśnienia na odcinku C → E

l = 80,0 m,

i = 4,60 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0046 · 80,0 = 0,37 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku E → Odbiorca 8

l = 6,0 m,

i = 8,00 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,008 · 6,0 = 0,05 m,

6) Odcinek E → Odbiorca 9

Długość i spadek ciśnienia na odcinku

l = 42,0 m,

i = 6,00 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,006 · 42,0 = 0,25 m,

7) Odcinek P4 → Odbiorca 7A

Długość i spadek ciśnienia na odcinku

l = 104,0 m,

i = 4,40 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0044 · 104,0 = 0,46 m,

8) Odcinek P4 → F → Odbiorca 6

Długość i spadek ciśnienia na odcinku P4 → F

l = 180,0 m,

i = 4,00 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,004 · 180,0 = 0,72 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku F → Odbiorca 6

l = 12,0 m,

i = 4,40 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0044 · 12,0 = 0,05 m,

9) Odcinek F → Odbiorca 7B

Długość i spadek ciśnienia na odcinku F → Odbiorca 7B

l = 26,0 m,

i = 4,40 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0044 · 26,0 = 0,11 m.

10) Odcinek P3_wyjście → D → Odbiorca 4

Długość i spadek ciśnienia na odcinku P3_wyjście → D

l = 4,0 m,

i = 2,14 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,00214 · ,0 = 0,01 m,

Długość i spadek ciśnienia na odcinku D → Odbiorca 4

l = 56,0 m,

i = 1,80 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0018 · 56,0 = 0,1 m,

11) Odcinek D → Odbiorca 1

Długość i spadek ciśnienia na odcinku

l = 72,0 m,

i = 2,80 ‰,

zatem strata ciśnienia wynosi:

Δh = 0,0028 · 72,0 = 0,2 m,

Powyższy wyniki wraz z dobranymi średnicami zestawiono w tabeli 3 oraz zaznaczono na schemacie przepływów wody w sieci wodociągowej dla maksymalnego godzinowego rozbioru wody (rys 2).

W tabeli 3 zestawiono także rzędne linii ciśnień wymaganych u danych odbiorców oraz rzędne linii ciśnień rzeczywistych.

Tabela 3.

Średnice rurociągów rozprowadzających wodę i rzędne linii ciśnień
Odcinek między rzędnymi	Natężenie przepływu		Długość l	Średnica d	Prędkość przepływu v	Jednostkowy spadek ciśnienia i	Strata ciśnienia Δhl	Rzędna m n.p.m.
																Terenu Rt	Ciśnienie wymagane Rwym	Ciśnienie rzeczywiste Rrzecz	Ciśnienie rzeczywiste po korekcie Rrzecz
		m^3/h	dm^3/s	m	mm	m/s	‰	M
P2								107,81	-	135,33	135,33
	2713,6	2x376,9	89,0	600	1,31	3,70	0,33
A								107,46	-	135,00	135,00
	1456,0	404,4	41,0	600	1,40	4,20	0,17
Odbiorca 3								107,29	132,29	134,83	13583
A								107,46	-	135,00	135,00
	11,0	3,1	148,0	80	0,63	10,15	1,50
Zbiornik,P4								107,41	-	133,50	133,50
A								107,46	-	135,00	135,00
	1246,6	346,3	114,5	600	1,20	3,00	0,34
B								107,84	-	134,66	134,66
	98,1	27,3	46,6	250	0,55	2,10	0,10
Odbiorca 2								107,67	132,67	134,56	134,56
B								107,84	-	134,66	134,66
	1148,5	319,0	104,2	600	1,17	2,95	0,31
C								108,23	-	134,35	134,35
	1057,0	293,6	4,3	600	1,02	2,14	0,01
P3wejście								108,25	-	134,34	134,34
C								108,23	-	134,35	134,35
	91,5	25,4	83,2	200	0,71	4,60	0,38
E								108,53	-	133,97	133,97
	49,5	13,8	6,9	150	0,78	8,00	0,06
Odbiorca 8								108,74	133,74	133,91	133,91
E								108,53	-	133,97	133,97
	42,0	11,7	43,1	150	0,67	6,00	0,26
Odbiorca 9								108,71	133,71	133,71	133,71
P4								107,41	-	133,50	133,50
	36,7	10,2	106,0	150	0,57	4,40	0,47
Odbiorca7A								107,14	131,14	133,03	133,03
P4								107,41	-	133,50	133,50
	73,6	20,4	182,6	200	0,66	4,00	0,73
F								108,13	-	132,77	132,77
	36,9	10,2	12,4	150	0,57	4,40	0,05
Odbiorca 6								108,24	132,24	132,72	132,72
F								108,13		132,77	132,77
	36,7	10,2	27,3	150	0,57	4,40	0,12
Odbiorca7B								108,10	132,10	132,65	132,65
P3wyjście								108,25	-	153,38	153,38
	1057,0	293,6	4,0	600	1,02	2,14	0,01
D								108,27	-	153,37	154,37
	322,0	89,4	57,1	400	0,71	1,80	0,10
Odbiorca 4								107,87	152,87	153,27	153,27
D								108,27	-	153,37	154,37
	735,0	204,2	73,2	500	1,02	2,80	0,20
Odbiorca 1								108,17	153,17	153,17	153,17

4. Obliczenia wysokości podnoszenia pomp.

4.1. Obliczenia wysokości podnoszenia pompy P3.

H_p = (R_p2 + Δh) - R_p1, m,

gdzie:

H_p - wysokość podnoszenia pompy P3, m,

R_p1 - rzędna ciśnienia na wyjściu z pompowni P3, m n.p.t.(154,15 m n.p.t.),

R_p2 - rzędna ciśnienia na wejściu do pompowni P3, m n.p.t.(135,60 m n.p.t.),

Δh_p - wysokość straty ciśnienia w pompowni, m,

Δh_p = 1,5÷2,0 m, przyjęto 2,0 m.

H_p = (154,15 + 2,0) - 135,60 = 20,55 m.

4.2. Obliczenia wysokości podnoszenia pompy P2.

R_zw = R_t - 1,0, m n.p.t.,

gdzie:

R_zw - rzędna zwierciadła wody, m n.p.t.,

R_t - rzędna terenu, na którym stoi pompownia P2, m n.p.t.(107,81 m n.p.t.),

R_zw = 107,81 - 1,0 = 106,81 m n.p.t.

R_p = R_rzecz + Δh_p, m n.p.t.,

gdzie:

R_p - rzędna ciśnienia na wejściu do pompowni P2, m n.p.t.,

R_rzecz - rzędna ciśnienia na wyjściu z pompowni P2, m n.p.t.(135,60 m n.p.t.),

Δh_p - wysokość straty ciśnienia w pompowni, m,

Δh_p = 1,5÷2,0 m, przyjęto 2,0 m.

R_p = 135,60 + 2,0 = 137,60 m n.p.t.

H_p = R_p - R_zw, m,

gdzie:

H_p - wysokość podnoszenia pompy P2, m,

R_p - rzędna ciśnienia na wejściu do pompowni P2, m n.p.t.,

R_zw - rzędna zwierciadła wody, m n.p.t.,

H_p = 137,60 - 106,81 = 30,79 m.

Wartości rzędnych terenu i linii ciśnień odczytano z tabeli 3.

Podsumowanie.

Projekt dotyczy zaprojektowania sieci wodociągowej dla zakładu koksochemicznego z rur żeliwnych i stalowych dla k = 1,5 mm.

Zakład położony jest na rzędnej terenu 108,00 m n.p.m. Ujęcie wody znajduje się w odległości 2,6 km od zakładu, a rzędna średniej wody w ujęciu wynosi 88,00m n.p.m.

Na podstawie wykresu Koniuszkowa i opisu technologicznego na terenie zakładu zaprojektowano dwa modele obiegowe i jeden przepływowy wody.

Do pierwszego modelu obiegowego należą odbiorcy:

1) wydział siarczanu amonu (3),

2) oddział kondensacji smoły (2),

3) benzolownia (4),

4) wydział przygotowania produkcji (1),

5) warsztat remontowy (9).

Model przepływowy przyjęto tylko dla oddziału chemicznego (8), który znacznie zanieczyszcza wodę i dlatego po wykorzystaniu jej przeznaczona jest na straty. Po oczyszczeniu odprowadzana do odbiornika.

Drugi model obiegowy zaprojektowano dla odbiorców:

1) oddział przygotowania koksowni (6),

2) koksownia (7A, 7B). Do drugiego modelu obiegowego dostarczana woda jest przeznaczona na pokrycie bieżących strat.

Na terenie zakładu znajdują się dodatkowe urządzenia i budowle:

1) zakład uzdatniania wody,

2) chłodnię wentylatorową kroplową o powierzchni aktywnej 354,5 m²,

3) P1 - pompownia wody czystej uzdatnionej,

4) P2 - pompownia wody czystej uzdatnionej chłodnej, tłoczy wodę o ciśnieniu 25 m do odbiorców 2, 3, 8 i 9 oraz do pompowni P3 i zbiornika przy pompowni P4,

5) P3 - pompownia wody czystej uzdatnionej chłodnej, tłoczy wodę o ciśnieniu 45 m do odbiorców 1 i 4,

6) P4 - pompownia wody oczyszczonej, tłoczy wodę o ciśnieniu 24 m do odbiorców 6 i 7,

7) osadnik służy do oczyszczania wody z drobnego materiału skalnego dostarczonego z wodą od odbiorców 6 i 7,

która jest dostarczana do zbiornika a następnie przepompowywana powrotem do odbiorców,

8) oczyszczalnia ścieków oczyszcza wodę zanieczyszczoną chemicznie przez odbiorcę 8, po oczyszczeniu
odprowadzana jest wraz z wodą, służącą do odświeżenia wody obiegowej, do odbiornika,

9) P5 - pompownia wody czystej uzdatnionej ciepłej, tłoczy wodę do chłodni po wykorzystaniu jej u
odbiorców 1, 2, 3, 4 i 9.

Ponieważ po doprowadzeniu do zakładu, do obiegu zamkniętego, wymaganej ilości wody (2812,9 m³/h) dwoma rurociągami o parametrach:

- średnica: 600 mm,

- prędkość w przewodzie: v = 1,4 m/s,

- spadek hydrauliczny: i = 4,2 ‰,

- natężenie przepływu: q = 781,4 dm³/s, zapotrzebowanie na wodę spada do ilości wody przeznaczonej na pokrycie bieżących strat i zużycie wody wynosi: q_d = 383,4 m³/h, woda będzie dostarczana rurociągiem o parametrach:

- średnica: d = 400 mm,

- prędkość w rurociągu: v = 0,85 m/s,

- spadek hydrauliczny: i = 2,6 ‰,

- natężenie przepływu: q = 106,5 dm³/s.

Na terenie zakładu zaprojektowano dwa rurociągi rozprowadzające wodę z pompowni P2 do węzła A. Każdym z tych przewodów charakteryzuje się:

- średnica: d = 600 mm,

- prędkość w rurociągu: v = 1,31 m/s,

- spadek hydrauliczny: i = 3,7 ‰,

- natężenie przepływu: q = 376,9 dm³/s.

Sieć wodociągowa zaprojektowana została z rur żeliwnych i stalowych o średnicach 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 1000 i 1200 mm.

Rurociągi sieci wodociągowej rozprowadzającej wodę na terenie zakładu o danej średnicy mają następującą długość:

- średnica 100 mm l = 144,0 m,

- średnica 150 mm l = 190,0 m,

- średnica 200 mm l = 260,0 m,

- średnica 250 mm l = 44,0 m,

- średnica 400 mm l = 56,0 m,

- średnica 500 mm l = 72,0 m,

- średnica 600 mm l = 539,2 m.

---