Визначення необхідних подачі та напору НСВ

2.2.1. Розрахунок подачі НСВ. Необхідна подача НСв визначається за суміщеним графіком припливу стічних вод та роботи насосів. Загальна подача робочих насосів не повинна бути меншою за максимальний приплив стічних вод, оскільки при паралельній роботі насосів вона зменшується на 10...30%.

Для заданого середнього секундного припливу стічних вод q_mid.s = 200 л/с визначаємо його середньогодинне значення: 720 м³/год та середньодобове значення: Q_mid = 24· q_mid(m) = 24·720 = = 17280 м³/добу.

Якщо добовий приплив стічних вод прийняти за 100%, то середньогодинний приплив складатиме 100: 24 = 4,17% від добового.

Розподіл припливу стічних вод у відсотках від добового за годинами доби приймається залежно від загального коефіцієнта нерівномірності К_gen.max (див. додаток 1). значення К_gen.max за годинами доби наведено в додатку 2. При припливі стічних вод витратою q_mid.s = 200 л/с коефіцієнт К_gen.max = 1,575. Розподіл стічних вод у відсотках від добового за годинами доби та годинні і секундні витрати наведено в табл.1.

2.2.2. Розрахунок напору НСВ. Повний напір НСВ можна точно розрахувати лише після закінчення конструювання насосної станції з приймальним резервуаром та розрахунку трубопроводів НСВ. Тому підбір насосів здійснюється за попередніми даними і уточнюється після конструювання НСВ. У випадку значних відхилень заданих та отриманих результатів, необхідно підібрати інший насос. Необхідний напір насосів НСВ

Н _н = Н_geom + Σh,

де Н_geom – геометрина висота підйому стічних вод;

Таблиця 1

Розподіл припливу стічних вод за годинами доби при К_gen.max = 1,575

Години доби	Приплив стічних вод
% від Qmid	qmid(m), м^3/год	qmax.s, л/с
0–1	1,565	270,4	75,1
1–2	1,565	270,4	75,1
2–3	1,565	270,4	75,1
3–4	1,565	270,4	75,1
4–5	1,565	270,4	75,1
5–6	4,330	748,2	207,8
6–7	5,930	1024,7	284,7
7–8	5,800	1002,2	278,4
8–9	6,590	1138,8	316,3
9–10	6,590	1138,8	316,3
10–11	6,590	1138,8	316,3
11–12	4,830	834,6	231,8
12–13	4,855	839,0	233,1
13–14	4,705	813,0	225,8
14–15	6,020	1040,3	289,0
15–16	6,020	1040,3	289,0
16–17	5,625	972,0	270,0
17–18	5,620	971,1	269,8
18–19	4,410	762,1	211,7
19–20	4,400	760,3	211,2
20–21	4,320	746,5	207,4
21–22	2,410	416,5	115,7
22–23	1,565	270,4	75,1
23–24	1,565	270,4	75,1
Всього	100,000	17280,0

Σh – сумарні втрати напору в трубопроводах,

Σh = + h_tot,l;

– сумарні втрати напору в трубопроводах у межах НСВ;

h_{tot , l} – втрати напору в трубопроводах за межами НСВ,

h_tot,l = h_l + h_loc;

h_l, h_loc – втрати напору по довжині та в місцевих опорах трубопроводів відповідно; втрати напору в місцевих опорах приймаються в межах 5…10% від втрат напору по довжині.

За нижній розрахунковий рівень при розрахунку напору НСВ приймається:

– для НСВ з регулювальними резервуарами – середній рівень стічних вод в них, який, згідно з [1, с.111], приймається на 0,75...1,25 м нижче лотка підвідного колектора;

– для НСВ без регулювальних резервуарів – рівень води в підвідному колекторі для мінімального припливу стічних вод.

Глибина закладання підвідного колектора становить

h _к = Z _НСВ – Z _л.

Згідно з п.2.1, Z _НСВ = 100,00 м, Z _л = 95,00 м. Тоді

h _к = 100,00 – 95,00 = 5,00 м.

Геометрична висота підйому стічних вод

Н_geom = Z _п.к – Z _л + с,

де Z _п.к = 114,00 м (див. п.2.1);

с – глибина відпомповування (спрацювання) стічних вод у приймальному резервуарі.

Приймаючи глибину відпомповування с рівною відстані до середнього рівня стічних вод, тобто на 1,0 м нижче лотка підвідного колектора Z _л , одержимо:

Н_geom = 114,00 – 95,00 + 1,00 = 20,00 м.

Сумарні втрати напору в трубопроводах у межах НСВ попередньо приймають 2,0…3,0 м для максимальної витрати. Далі визначають втрати напору в трубопроводах за межами НСВ.

2.2.3. Розрахунок напірних трубопроводів за межамиНСВ. Кількість напірних трубопроводів для НСВ першої категорії надійності (див. п.2.1) рекомендується приймати не менше двох [2, п.5.8]. Розрахунковою витратою для напірних трубопроводів за межами НСВ приймається максимальна секундна подача станції або ж максимальний приплив стічних вод, тобто 6,590% від добової витрати, що складає q_max.s = 316,3 л/с (табл. 1, години 8–11). Розрахункова витрата порівно ділиться на кількість водовідвідних напірних трубопроводів.

Діаметри труб визначаються за економічними швидкостями і перевіряються на допустимі мінімальні швидкості, при яких починається замулення трубопроводів.

При двох трубопроводах розрахункова витрата кожного складає q_{max.s 1} = 316,3: 2 = 158,15 л/с. Під час аварії на одному з них також повинен забезпечуватися пропуск 50% розрахункової подачі НСВ. згідно з [2, п.2.30], гідравлічний розрахунок водовідвідних напірних трубопроводів проводиться за [3]. Тоді за [3, додаток 10] гідравлічний похил

,

де λ – коефіцієнт гідравлічного тертя,

;

V ₁ – середня швидкість руху стічних вод в одному напірному трубопроводі, м/с, яка має бути в межах, наведених у додатку 3,

;

d – внутрішній діаметр труб, м.

проектуємо сталеві труби. Приймаємо труби діаметром d _у = 350 мм, якому відповідає розрахунковий внутрішній діаметр d _р = 367 мм. Тоді середня швидкість руху стічних вод

1,495 (м/с).

Згідно з [3, додаток 10, табл.1], для ненових сталевих труб при V ₁ > 1,2 м/с показник степеня m = 0,30, а коефіцієнти А _о = 1; А ₁ = 0,021; С = 0. Тоді коефіцієнт гідравлічного тертя

0,0284,

а гідравлічний похил

0,0088.

гідравлічний розрахунок водовідвідних напірних трубопроводів можна також провести з використанням [4].

При загальній довжині напірного трубопроводу l = 3740 м втрати напору по довжині становлять h_l = i · l = 0,0088∙3740 = 32,9 м. Згідно з пп.2.2.2, взявши втрати напору в місцевих опорах в розмірі 7,5% від втрат напору по довжині: h_loc = 0,75· h_l, одержимо втрати напору в трубопроводах за межами НСВ:

h_{tot , l} = 1,075·h _l, h_{tot , l} = 1,075 · 32,9 = 35,4 м.

З урахуванням того, що сумарні втрати напору в межах НСВ = 3,0 м (див. пп.2.2.2), маємо сумарні втрати напору в трубопроводах

Σh = 3,0 + 35,4 = 38,4 м.

Отже, повний напір НСВ:

H _н = 20,0 + 38,4 = 58,4 м.

Перевіряємо мінімальну допустиму швидкість рідини, щоб уникнути замулення в напірних трубопроводах [5]:

,

де R – гідравлічний радіус, м; для трубопроводу, що працює повним перерізом, ;

n – показник степеня, n = 3,5 + 0,5· R.

Підставляючи значення, отримаємо:

R = 0,35: 4 = 0,0875 м;

n = 3,5 + 0,5 · 0,0875 = 3,54;

0,79 м/с.

У період мінімального притоку стічних вод 1,565% від добового, що складає 75,1 л/с (табл. 1, години 22–5), працюватиме один напірний трубопровід. Швидкість руху води в ньому становитиме:

, 0,71 м/с < V _н = 0,79 м/с.

Вважаємо, що осад, який випаде, буде змитий в години максимальних витрат (і, відповідно, швидкостей) стічної води.

Для дослідження режиму роботи НСВ при різних подачах крім характеристик насосів необхідно побудувати гідравлічні характеристики напірних трубопроводів, які визначають залежність між повним напором H _н і витратою Q в даному трубопроводі.

Як відомо, сумарні втрати напору в трубопроводах можна також обчислити за формулою:

Σh = S·Q ²,

де S – гідравлічний опір трубопроводу заданої довжини і діаметра, c²/м⁵. Отже,

Н _н = Н_geom + S·Q ².

Подача стічних вод може здійснюватися одним або двома трубопроводами, тому досліджуємо дві характеристики трубопроводів з різними значеннями S.

1. Паралельна робота двох напірних трубопроводів НСВ. У цьому випадку розрахункова витрата дорівнює максимальній годинній витраті q_max(m) = 1138,8 м³/год = 0,3163 м³/с (табл.1, години 8–11). Для цієї витрати сумарні втрати напору в трубопроводах Σh = 38,4 м. Тоді гідравлічний опір трубопроводів

, 383,8 c²/м⁵.

Повний напір насосів виразимо функцією витрати:

Н _н = 20,0 + 383,8 Q ².

2. Робота одного напірного трубопровода НСВ. У цьому випадку наведені вище параметри становлять:

Q ₁ = ½· Q, Q ₁ = 316,3: 2 = 0,15815 м³/с;

1535,3 c²/м⁵;

Н_н = 20,0 + 1535,3 Q ².

Розрахунок зводимо в табл. 2, за даними якої будуємо гідравлічні характеристики напірних водовідвідних трубопроводів (рис. 1).

Таблиця 2

Дата добавления: 2015-07-20