При зонном водоснабжении в здании чаще всего предусматривается две водопроводных сети: хозяйственно-питьевая и противопожарная. Это деление обусловлено разностью напоров. Для пожаротушения минимальный напор у ПК расположенных в самом высоком месте должен быть равен 25-30 м, при радиусе компактной части 16 м и расходе двух струй не менее 5 л/с каждая. Для хозяйственно-питьевых нужд минимальный напор 2-4 м.
Т.к. напор у нижних кранов зоны больше чем у верхних, для обеспечения одинаковых условий работы и получения струй с одинаковой производительностью у нижних ПК устанавливают диафрагмы, которые увеличивают сопротивление ПК, за счет этого уменьшается расход воды из него. Диаметр отверстия диафрагмы может быть определен по номограмме. (СНиП 2.04.01-85, стр. 52).
6. Причины снижения водоотдачи и способы улучшения противопожарного водоснабжения
Основными причинами снижения водоотдачи водопроводной сети при пожаре являются:
· увеличение расхода воды в системе водопровода за счет различного рода утечек через неплотности в стыках труб, неисправности водопроводной арматуры или в результате аварии в сети;
· ухудшение характеристик, развиваемых насосами, за счет их износа;
· неисправности в насосной станции (неплотности во фланцевых соединениях, нарушение работы обратных клапанов, нарушение центровки осей насоса и электродвигателя, нагрев сальников и т.п.);
· неисправность обводной линии или задвижки на ней на водомере;
· увеличение гидравлического сопротивления стенок трубопроводов вследствие их коррозии и эрозии;
· уменьшение диаметров трубопроводов за счет их зарастания, отложения осадков и солей;
· подключение дополнительных (свыше проектных) водопотребителей;
· отключение на ремонт или по другой причине (замерзание) кольцевых участков сети.
Способами улучшения противопожарного водоснабжения являются:
1) содержание в исправном состоянии всех сооружений и оборудования, для чего производится периодический осмотр всех сооружений и устройств;
2) проведение мероприятий по обеспечению оптимальных режимов работы водопроводных сооружений (главным образом, насосных станций);
3) повышение давления в водопроводной сети путем установки более мощных насосов, замены или ремонта насосов при их износе;
4) проведение планово-предупредительных ремонтов;
5) борьба с непроизводительными тратами воды (утечками) и за снижение ее расходов на обслуживание водопроводов, а также выявление и ликвидация аварий;
6) повышение производительности водопроводных сооружений путем интенсификации работы, изменения их эксплуатационного режима и устранения причин, ограничивающих производительность водопровода (замена отдельных участков труб или в целом водоводов и сетей на трубы большего диаметра, кольцевание тупиковых участков, и др);
7) работа налаженного водомерного хозяйства, что снижает непроизводительные траты воды потребителями, позволяет выявить и принять меры к ликвидации утечек воды;
8) проведение мероприятий по сохранению пропускной способности водоводов и сетей, уменьшение их гидравлических сопротивлений (очистки труб от отложений на стенках, нанесение на стенки труб защитных покрытий, стабилизация воды, усиление контроля за соблюдением технических требований к качеству монтажных работ) и др;
9) наблюдение за исправностью контрольно-измерительной аппаратуры и своевременный ее ремонт;
10) подготовка водопроводных сетей и сооружений к работе в зимних условиях;
11) проведение работ по механизации и автоматизации водопроводных сооружений;
12) осуществление контроля за работой и состоянием внутренних противопожарных водопроводов;
13) своевременное и высококачественное проведение обследований систем противопожарного водоснабжения с обязательным испытанием на водоотдачу.
Практическая часть
Задача 1
Центробежный насос с подачей 62 л/с работает при частоте вращения 1470 об/мин. Определить допустимую высоту всасывания НВС, если диаметр всасывающей трубы 200 мм, а ее длина 15 м. Коэффициент кавитации в формуле С.С.Руднева принять равным С = 800. Температура воды t = 20о С (давление насыщенных паров РН.П = 2,4 кПа). Коэффициенты сопротивления колена опов = 0,2, входа в трубу - овх = 1,8. Эквивалентная шероховатость стенок трубы Д = 0,15 мм.
Дано:
Q = 62 л/с = 0,062 м3/с Нвсд = Рат - Рнп/ сg - hвс - Дhдоп , где
n = 1470 об/мин Рат - атмосферное давление, при температуре жидкости 200С
dвс = 200 мм = 0,2 м Рат = 105 Па;
lвс = 15 м Рнп - давление насыщенных паров, Па;
Скр = С = 800 с - плотность жидкости, для воды с = 1000 кг/м3;
t = 200C hвс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;
Рнп = 2,4 кПа Дhдоп - допустимый кавитационный запас.
ж пов = 0,2 hвс = hл + hм
ж вх = 1,8
Д = 0,15 мм
Нвсд - ?
Определим л - коэффициент гидравлического трения. Для этого рассчитаем число Рейнольдса (режим движения жидкости) и относительную шероховатость (Д/d) стенок всасывающей линии. Скорость потока во всасывающем трубопроводе
,
где н = 10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости.
Re > Reкр - режим турбулентный
Определим область течения потока выполняется условие
10 < Re · Д/d < 500- область гидравлически шероховатых труб
Рассчитаем значение л
Рассчитаем потери напора по длине
Рассчитаем местные потери напора
Определим потери напора во всасывающей линии hвс = hл + hм = 0,28 + 0,396 = 0,68 м.
Определим допустимый кавитационный запас Дhдоп = цДhкр, где ц = 1,2 - 1,4;
принимаем 1,4. Дhкр = 10(nvQ/Cкр)4/3 - критический кавитационный запас Дhдоп = цДhкр= 1,4 ·3,5 = 4,9 м.
Определяем допустимую высоту всасывания Нвсд = Рат - Рнп/ сg - hвс - Дhдоп = 105 - 2,4· 103/ 1000 9,8 - 0,68 - 4,9 = 4,4 м
Ответ: допустимая геометрическая высота всасывания 4,4 м.
Задача 2
Центробежный насос при нормальном числе оборотов рабочего колеса n1 = 3000 об/мин и КПД з = 0,8 подает 20 л/с воды при полном напоре 20 м. Требуется определить: подачу насоса Q2, напор Н2 и потребляемую насосом мощность N2, если число оборотов рабочего колеса уменьшится до n2 = 1500 об/мин (при решении считать, что КПД не изменяется).
Дано:
з = 0,8
n1 = 3000 об/мин Для решения задачи используем формулы подобия лопастных насосов
n2 = 1500 об/мин
Q1 = 20 л/с
Н1 = 20 м
Q2 - ? H2 - ? N2 - ?
Ответ: Q2 = 10 л/с; Н2 = 3,75 м; N2 = 612,5 Вт.
Задача 3
По данным методических указаний, определить предельную длину магистральной рукавной линии по расчетному расходу воды на тушение пожара и напору насоса (пожарные струи рабочие); начертить схему подачи воды.
Дано:
АЦ-40(375) Ц1 Т.к. струи рабочие, то Rк = 17 м.
dм = 77 мм, прорезиненные определяем расход воды из стволов qст1 = 3,4 л/с;
dр1 = 51 мм, прорезиненные qст2 = 6,5 л/с. По условию задачи рабочих линий две,
dр2 = 66 мм, прорезиненные следовательно, расход воды в магистральной линии равен
nр1 = 3 шт Q = 6,5 + 3,4 = 9,9 л/с
nр2 = 2 шт Для решения задачи используем главную рабочую характери
dн1 = 13 мм стику насоса и характеристику рукавной системы.
dн2 = 19 мм H = a-bQ2; H = (Sм + Sp)Q2 + z
z1 = 4 м
lм - ?
Насос подает воду по одной магистральной линии, значит подача насоса равна расходу воды из стволов 9,9 л/с. Приравниваем правые части выражений a-bQ2 = (Sм + Sp)Q2 + z. Выразим сопротивление магистральной линии через n-рукавов.
a-bQ2 = (nм Sм + Sp)Q2 + z, отсюда
Сопротивление рукавных линий определим по правилу параллельного соединения
а = 115, b = 0,07
Sм = 0,015, Sp1 = 0,13; Sp2 = 0,034
Sн1 = 2,89; Sн2 = 0,634
lм = 20·49 = 980 м
Ответ: длина магистральной линии 980 м.
Задача 4
Определить объем бака водонапорной башни для города с числом жителей 8 тыс. чел с этажностью застройки 2 этажа. Здания оборудованы внутренним водопроводом с канализацией и централизованным горячим водоснабжением. В городе находится предприятие, расположенное в здании без фонарей, шириной 36 м, степенью огнестойкости V, категория производства по пожарной опасности Г, объемом 25 тыс. м3, суточный расход воды на предприятии 300 м3/сут. Коэффициент неравномерности работы насосной станции 1,1.
Дано:
N = 8 тыс. чел Для определения объема бака водонапорной башни необходимо знать
2 этажа максимальный расход воды в городе, расход воды на пожаротушение
Кн = 1,1 и коэффициент часовой неравномерности.
СО- V, ПО - Г Среднесуточный расход воды в городе на хозяйственно-питьевые
Qпрсут = 300 м3/сут нужды Qсут = qжNж/1000 м3/сут
q прmax = 4 л/с Qсут = 300·8000/1000 = 2400 м3/сут
Vвб - ? Суточный расход воды с учетом водопотребления на нужды промышленности, обеспечивающей население продуктами, и с учетом неучтенных расходов увеличиваются на 10 - 20 % (п. 2.1, прим. 4 [3]) Q/ сут = 1,1 - 1,2 Qсут
Q/ сут = 1,2 Qсут = 1,2·2400 = 2880 м3/сут
Расход воды в сутки наибольшего водопотребления Qсут max = Ксут. max Q/ сут
Ксут. max - коэффициент суточной неравномерности, принимаем Ксут. max = 1,1 (п. 2.2 [3])
Qсут max = 1,1·2880 = 3168 м3/сут
Общий расход воды по поселку и предприятию за сутки У Qсутоб = Qсут max + Qпрсут
У Qсутоб = 3168 + 300 = 3468 м3/сут
Максимальны часовой расход воды в городе qч = Кч· Qсут max/24
Кч -коэффициент часовой неравномерности Кч = бmaxвmax; бmax = 1,2; вmax = 1,36 Кч = 1,2·1,36 = 1,632 принимаем Кч = 1,6
qч = 1,6·3168/24 = 211,2 м3/ч = 58,7 л/с
С учетом работы предприятия qобч = 58,7 + 4 = 62,7 л/с
Расход воды на тушение одного пожара в городе составляет 10 л/с
Расход воды на тушение одного пожара на предприятии 35 л/с
Т.к. Qнппож < Qпрпож в качестве расчетного значения берем Qпрпож = 35 л/с.
Объем бака водонапорной башни Vвб = Vрег + Vнз, где
Vрег - регулирующий объем воды, определяется по формуле п. 9.2 [3];
Vнз - неприкосновенный пожарный запас воды, Vнз = Vхп нз + Vпож нз
Неприкосновенный запас воды на хозяйственно-питьевые нужды города и промышленного предприятия
Неприкосновенный запас воды на пожаротушение
Vнз = Vхп нз + Vпож нз = 37,6 + 21 = 58,6 м3
Vвб = Vрег + Vнз = 416,2 + 58,6 = 4775 м3.
Ответ: объем бака водонапорной башни 475 м3.
Литература
Свод правил СП 8.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности.
Свод правил СП 10.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности.
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий.
Задания и методические указания для выполнения контрольной работы.