Московский
Государственный Университет Путей Сообщения
Институт
Транспортной Техники и Организации Производства
(ИТТОП)
Кафедра:
«Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»
(ТЖТ)
Курсовая
работа по дисциплине:
«Технологические
энергоносители промышленных предприятий»
Выполнила:
Ст. гр. ТЭН-412
Проверил:
Москва 2009
Расчет
системы водоснабжения
Необходимо:
- Построить график
нагрузки сети и установить параметры режимов – максимального водопотребления и
максимального транзита,
- Выбрать диаметры труб
для участков сети, исходя из режима максимального транзита,
- Выполнить внутреннюю
увязку сети для двух указанных режимов,
- Построить
пьезометрические графики сети и вычислить характеристики водопитателей.
График
нагрузки сети
Строится как сумма
графиков потребления воды всеми потребителями. Режим максимального
водопотребления соответствует часам максимальной нагрузки сети. В режиме
максимального транзита нагрузки сети – минимально.
Потребитель
Расход, м3/с
Геодезическая высота
0-6
6-12
12-18
18-24
1
0,02
0,08
0,05
0,03
3,5
2
0,01
0,13
0,09
0,03
5,0
3
0,04
0,10
0,12
0,05
1,5
4
0,02
0,04
0,05
0,01
4,0
5
0,02
0,07
0,07
0,03
5,5
НС
0,5
Б
10,5
∑
0,11
0,42
0,38
0,15
Qср – среднесуточная нагрузка системы определяется
интегрированием графика нагрузки сети по времени
Эта величина равна
производительности насосной станции при условии, что в течении суток вода
подается насосами равномерно.
Поток воды в водонапорную
башню при минимальной нагрузке сети Qсmin =0,11 м3/с
(режим максимального транзита)
QБ= QН – Qсmin=0,265 – 0,11 = 0,155 м3/с
В часы максимального
водопотребления башня отдает воду в сеть в количестве:
QБ=Qcmax – QНС=0,42 – 0,265=0,155 м3/с,
где Qcmax =0,42 м3/с – максимальная
нагрузка сети
Выбор
диаметров труб для участков сети
Режим максимального
транзита (Qс=min) является
определяющим для выбора диаметров. Вначале задается начальное
потокораспределение, которое удовлетворяет первому закону Кирхгофа. Для этого,
рассматривая конфигурацию сети, как граф, рекомендуется построить дерево графа
путем удаления части участков сети, число которых равно n
n=p-m+1 (1),
где p- число участков, m – число узлов, n – количество элементарных контуров
n=9-7+1=3
В результате сеть
становится тупиковой (контуры в сети отсутствуют, n=0). Для нее просто задать начальное потокораспределение
путем суммирования потребления воды, начиная с концевых узлов. На исключенных
участках поток воды принимается равным нулю.
Для каждого i-того участка дерева диаметр труб
выбирается из таблицы 1 по величине приведенного расхода qiп
,
где qi – поток на участке, м3/с
Э – действительный
экономический фактор,
Эт – табличный
экономический фактор,
х – доля единичного
расхода на участке,
Единичный расход на
участке:
Qс – нагрузка сети для рассматриваемого режима, м3/с
(Qс=min):
Увязка выполняется по
методу Лобачева-Кросса. Для каждого участка сети вычисляется гидравлическая
характеристика si
где Di – диаметр трубы, м; Li – длина участка, м; а – коэффициент,
учитывающий местные сопротивления.
Падение давления на
участке связано с расходом квадратической зависимостью
pi=siqi2
где pi – падения давления, м вод ст; si – гидравлическая характеристика; qi – расход воды на участке, м3/с
По соотношению Эйлера (1)
определяется количество элементарных контуров сети. Увязка выполняется
следующих образом:
1. Для каждого участка
сети задается положительное направление потока и его величина, причем все
потоки на участках должны удовлетворять первому закону Кирхгофа; для этого
удобно рассматривать его как нулевое приближение,
2. В каждом контуре
вычисляется невязка ∆hn, определяющая меру несоответствия потоков воды в сети второму закону
Кирхгофа,
∆hn=∑siqiabs(qi)
Суммирование выполняется
по участкам сети, составляющим контур, с учетом знаков и направления обхода,
принятых при формулировке второго закона Кирхгофа,
3. Если модуль
максимальной невязки меньше допустимой величины, увязка заканчивается; в
противном случае процесс итераций продолжается,
4. Для каждого контура
вычисляется поправка ∆qn, положительное направление которой противоположно обходу контура по
второму закону Кирхгофа
Суммирование в
знаменателе выполняется по участкам контура,
5. Контурные поправки
используются для коррекции значений потоков воды на участках
qik+1=qik+∑∆qn
Суммируются поправки
только тех контуров, в состав которых входит рассматриваемый участок;
суммирование выполняется с учетом направлений, принятых для потоков и контурных
поправок; далее вычисления повторяются, начиная с пункта 2.
По программе получилось,
что выбранные направления на участках 5,6,8,9 надо изменить на противоположные.
Это будет выглядеть так:
Пьезометрический
график
Номер узла
Геодез. Высота Z, м
Свободный Напор (предвар) Н,м
Пьез. Высота (предвар) П, м
Н, м
П, м
НС
0,5
32,636
33,136
63,8
64,3
1
3,5
1,504
5,004
21,5
25 (дикт)
2
5,0
19
24
38,996
43,996
3
1,5
21,728
23,228
41,724
43,224
4
4,0
20
24 (дикт)
51,164
55,164
5
5,5
18,453
23,953
49,617
55,117
Б
10,5
-5,507
4,993
14,489
24,989
Выбираю диктующего
потребителя: 4. Задаю П4=24 м, H4=П4-z4=24-4=20 м
П5=П4-∆p4-5=24-0,047=23,953
П3=П4-∆p3-4=24-0,772=23,228
П1=П3-∆p1-3=23,228-18,224=5,004
П2=П3+∆p2-3=23,228+0,772=24
ПНС=П5+∆pНС-5=23,953+9,183=33,136
ПБ=П1-∆pБ-1=5,004-0,001=5,003
ПБ=П2-∆pБ-2=24-19,017=4,983 ПБ≈4,993
ННС=ПНС-zНС=33,136-0,5=32,636
Н1=П1-z1=5,004-3,5=1,504
Н2=П2-z2=24-5=19
Н3=П3-z3=23,228-1,5=21,728
Н5=П5-z5=23,953-5,5=18,453
НБ=ПБ-zБ=4,993-10,5= -5,507
Минимальный свободный
напор получился для потребителя 1
Принимаю П1=25м
П3=П1+∆p1-3=25+18,244=43,224
П2=П3+∆p2-3=43,224+0,772=43,996
П4=П3+∆p3-4=43,224+11,940=55,164
П5=П4-∆p4-5=55,164-0,047=55,117
ПНС=П5+∆pНС-5=55,117+9,183=64,3
ПБ=П1-∆pБ-1=25-0,001=24,999
ПБ=П2-∆pБ-2=43,996-19,017=24,979 ПБ≈24,989
ННС=ПНС-zНС=64,3-0,5=63,8
Н1=П1-z1=25-3,5=21,5
Н2=П2-z2=43,996-5=38,996
Н3=П3-z3=43,224-1,5=41,724
Н4=П4-z4=55,164-4=51,164
Н5=П5-z5=55,117-5,5=49,617
НБ=ПБ-zБ=24,989-10,5=14,489
Характеристики
водопитателей
Рабочий объем
водонапорной башни Vp находится с
помощью графика нагрузки сети. Необходимо вычислить интеграл
Vp=ʃ(Qc(τ)-Qc)dτ=6*[(0,42-0,265)+(0,38-0,265)]=1,62 м3
Если диаметр бака башни и
максимальный уровень его заполнения относятся как 2:1, то с учетом 10% запаса
воды диаметр бака равен
DБ=1,46Vp1/3=1,46*1,61/3=1,715 м,
h0=,5*DБ=0,8575 м
где h0 – максимальный уровень заполнения бака водой,