Задачи и решения к контрольной работе

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к решению контрольной работы

по дисциплине

Реконструкция инженерных систем

и сооружений»

для студентов заочной и ускоренной формы обучения

по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»

Тюмень, 2004

УДК 628.

Свяжина И.И. Реконструкция инженерных систем и сооружений.

Тюмень, с.14

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Краткие методические указания к выполнению контрольной работы.

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы и по дисциплине «Реконструкция инженерных систем и сооружений» студентами заочной и ускоренной формы обучения по специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение”. Приведены вопросы для подготовки к сдаче зачета.

Методические указания утверждены на заседании

кафедры ВиВ протокол от “_ 26 __” ____ мая _____ 2004 г.

Утверждаю

Председатель УМС ТюмГАСА _______________ Степанов О.А.

Ротапринт ТюмГАСА. Подписано к печати __________________

Тираж 60 экз.

Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов умеющих:

· разрабатывать проекты реконструкции систем водоснабжения и водоотведения;

· осуществлять строительные работы по реконструкции и интенсификации работы систем водоснабжения и водоотведения.

Основные принципы реконструкции систем водоснабжения изложены в [3], [6], систем водоотведения – в [4], [5].

Таблица для выбора варианта

К выполнению контрольной работы

Задачи и решения к контрольной работе

Задача №1

1. Определить потери напора в n трубопроводах (чугунных) при заданных расходе Q, тыс. м³/сут, и диаметре трубопровода d, мм.

2. При расширении системы водоснабжения количество воды, подаваемой в город, увеличилось. Подберите диаметр трубопровода, который необходимо проложить параллельно с существующим из аналогичного материала труб.

Решение:

Q =10 тыс. м³/сут, d =250 мм, n =2, L =300 м, расход увеличился на 20%.

Потери напора в длинных трубопроводах определяются по формуле:

h= S_oQ²l, (1)

где - поправочный коэффициент, для скорости >1,2 м/с =1, при для скорости <1,2 м/с определится по формуле:

(2)

S_o - удельное сопротивление трубопровода, зависит от материала и диаметра труб, принимаем из приложения 1,

Q и l - расход и длина трубопровода соответственно.

Определим расход, м³/с по одному трубопроводу:

Q₁=Q_сут/(24 3.600)/n=10.000/(24 3.600) 2=0,058 м³/с

Скорость движения в одном трубопроводе составит:

,

Тогда поправочный коэффициент определяем по формуле (2):

Потери напора в чугунных трубах d =0,25 м (S_o = 2,53 с²/м⁶) составят:

h= 1,005 2,53 0,058² 300=2,56 м

Определим расход воды по дополнительному трубопроводу, м³/:

Q_доп=Q_сут 25% /(100 24 3,6)=0,029 м³/с

Удельное сопротивление дополнительного трубопровода определим из условия равенства потерь напора при параллельном соединении трубопроводов h_доп=h, тогда:

S_o = h_{доп /} Q²/l=2,56 / 0,029 ² / 300=10,15 с²/м⁶

По таблице приложения 1 подбираем диаметр с ближайшим меньшим значением удельного сопротивления d =0,2 м (S_o = 8,09 с²/м⁶)

Задача №2

Покажите графически как изменится характеристика совместной работы 2 насосов насосной станции II подъема и трубопроводов при: 1) увеличении удельного сопротивления вследствие зарастания трубопроводов, 2) увеличении этажности застройки в связи с чем геометрический напор станет равным 34 м.

Предложите варианты реконструкции. Определите параметры новой режимной точки (Q и Н) при изменении характеристики совместной работы насосов и трубопроводов.

Характеристика насоса представлена таблицей, длина трубопроводов L=1000 м, S₁ = 0,3 с²/м⁶ , S₂ = 2,53 с²/м⁶, Н_г=26м.

Характеристика насоса

Примечание: В первую очередь необходимо построить напорную характеристику 2 насосов в координатах Q-H. Затем, используя формулу для определения потерь напора в трубопроводах h= S_oQ²l, (1), определить потери напора, где значения расхода Q можно назначить как 300, 600, 900 м³/ч и т.д. но предварительно разделив эти величины на количество трубопроводов. После чего построить характеристику трубопроводов Q-h_тр Значения h_тр определится как h_тр =Н_г+h, (2). Точка пересечения характеристик насосов и трубопроводов показывает значение режимной точки – рабочих параметров Q и Н, которые обеспечивает данная система.

Для построения характеристики трубопровода при увеличении удельного сопротивления необходимо вычислить потери напора в трубопроводах по формуле (1) для нового значения удельного сопротивления. Затем определить h_тр по формуле (2), после чего построить характеристику трубопроводов. Из графика определить параметры Q и Н новой режимной точки.

При увеличении этажности жилой застройки увеличится геометрическая высота поднятия жидкости. При построении характеристики трубопроводов необходимо вычислить значения h_тр по формуле (2), после чего определить параметры новой режимной точки Q и Н.

Проанализировав результаты, предложить варианты реконструкции.

Задача № 3.

Определите скорость и потери напора в решетках водоприемных отверстий водозабора при увеличении расчетной производительности очистных сооружений. Предложите варианты реконструкции.

Решение:

Q_перв =35 тыс.м³/сут, Q_увел =40 тыс.м³/сут, тип водоприемника – русловой, толщина прямоугольных стержней с =3мм, а =10 мм.

Площадь водоприемных отверстий определяется по формуле:

где Q – расчетный расход одной секции, м³/с,

для одной секции Q = 35000/24/3600/2=0,203 м³/с

- расчетная скорость втекания воды в водоприемные отверстия, для береговых водоприемных отверстий – = 0,2-0,6 м/с; для русловых – =0,1-0,3 м/с.

К – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток:

a – расстояние между стержнями в свету, с – толщина стержней.

К=(10+3)/10=1,3

При увеличении производительности ВОС расход станет равным:

Q = 40 000/24/3600/2=0,231 м³/с,

тогда скорость движения воды в водоприемных окнах тоже увеличится и определится как:

Местные потери определяют по формуле:

- коэффициент местного сопротивления, для решеток:

- коэффициент, зависящий от формы стержней решетки, для круглых сечений =1,73; для прямоугольных =2,34.

- угол наклона решетки к горизонту, при вертикальном расположении sin =1.

Вывод: При увеличении производительности ВОС скорость движения воды в водоприемных окнах не превышает значений допустимой (0,3 м/с), следовательно, нет необходимости предусматривать мероприятия по реконструкции водоприемного колодца.

Задача № 4.

Определите на сколько м³/сут можно увеличить производительность реагентного хозяйства водоочистной станции при замене типа коагулянта.

Решение: Определим на сколько м³/сут можно увеличить производительность реагентного хозяйства водоочистной станции Q_сут =36 тыс.м³/сут при замене сульфата алюминия очищенного на алюминат натрия. Д_к =90 мг/л.

Суточный расход коагулянта определится по формуле:

где Q_сут – суточная производительность ВОС, м³/сут

Д_к – доза коагулянта, мг/л

р – содержание активного безводного продукта в техническом, % (см. прил.4)

На этот суточный расход коагулянта определяют объем растворных баков.

При изменении типа коагулянта на алюминат натрия содержание активной части в товарном продукте увеличится до 50%, тогда суточная производительность составит:

Ответ: возможное увеличение производительности составит 63.166,67-36.000=27.166,67 м³/сут.

Задача №5.

Определите расчетный расход на участке перед главной насосной станцией, если население увеличилось на Х% и появилиcь новые коммунальные объекты. Район строительства для вариантов: 1-5 – Екатеринбург, 6-10 – Сочи.

Средние суточные расходы населенного пункта определятся по формуле:

Q_сут=1,1q_н N/1000, (1)

где q_н - удельное водопотребление на человека в сутки, л/(чел сут)

N - население, чел. N=pF

Средние суточные расходы зданий определятся по формуле:

Q_сут=q N/1000, (2)

где q - удельное водопотребление на единицу измерения, [2, прил.3]

N - расчетное число потребителей воды

Расчетный расход сточных вод для участка сети определится по формуле:

q_р = q_срK_o+ q_соср, (3)

K_o - коэффициент неравномерности притока сточных вод, табл1. СНиП или по формуле:

K_o =4,44/q_ср +1,61, (4)

q_ср – средний расход сточных вод, определяется по формуле:

q_ср=q_o F, (5)

Модуль стока q_o определяют по формуле:

q_o = (Q_сут-åQ_сут ^ком)/(24 3,6 F), (6)

q_соср - сосредоточенные расходы сточных вод от коммунальных объектов.

Решение:

N_перв = 70 тыс.чел., площадь стока 110 га, Х=21%. Населенный пункт расположен в районе Тюмени. Расходы коммунальных объектов, м³/сут: школа – 200; гостиница – 40; больница – 150.

1. Определим население, которое проживает в населенном пункте в настоящее время:

N=N_перв X/100%=70.000 21/100=84.700 чел.

2. Определим суточный расход в населенном пункте по формуле (1):

Q_сут=1,1q_н N /1000= 1,1 290 84.700 /1000 = 27.019,3 м³/сут

3. По формуле (6) вычислим модуль стока:

q_o = (Q_сут-åQ_сут ^ком)/(24 3,6 F)=(27.019,3-350)/(24 3,6 110)=2,81 л/(с га)

4. Для определения расчетного расхода сточных вод для участка сети определим средний расход и коэффициент неравномерности притока сточных вод:

q_ср=q_o F=2,81 110=309,1 л/с

K_o =4,44/q_ср +1,61=4,44/309,1+1,61=1,62

q_р = q_ср K_o+ q_соср = 312,4 1,62+60= 566,09 л/с

Задача №6.

Определите на сколько % увеличится суточный расход сточных вод от населенного пункта с первоначальным населением N_перв (см. зад.№1)при увеличении площади жилой застройки на F₂, га с плотностью населения р₂, чел/га. Норма водопотребления q_н =320 л/(чел сут).

Решение:

N_перв = 70 тыс.чел., площадь стока 110 га, увеличение площади жилой застройки F₂ =15га с плотностью населения р₂ =280 чел/га. Норма водопотребления q_н =280 л/(чел сут).

По формуле (1) определим первоначальный расход сточных вод:

Q_{сут 1}=1,1q_н N/1000=1,1 290 70.000 /1000 = 22.330 м³/сут

Определим увеличение населения за счет увеличения площади:

N₂ =p₂ F₂ =280 15=4200 чел.

Тогда суммарное население составит:

N= N_перв + N₂ = 70.000+4200=74.200 чел.

Тогда суточный расход составит:

Q_{сут 2}=1,1 290 74.200/1000=23.669,8 м³/сут

Увеличение расхода в %:

(Q_{сут 2} - Q_{сут 1})/ Q_{сут 1} 100%=(23.669,8 - 22.330)/ 22.330 100=6,13%

Ответ: При увеличении площади жилой застройки в населенном пункте на F₂, га с плотностью населения р₂, чел/га суточный расход сточных вод увеличился на 6,13%.

Задача №7.

Определите наполнение, скорость и уклон в трубопроводе диаметром d при расходе q₁. Предложите вариант реконструкции (устройство трубопровода большего диаметра или протягивание внутри старого трубопровода полиэтиленой оболочки) при увеличении расхода до q₂ на данном участке сети.