Расчет разводящей сети на пропуск секундного максимального и пожарного расходов

Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное количество одновременных пожаров в населенных пунктах определяется в зависимости от количества жителей в нем и этажности зданий [I]. Для одноэтажных зданий принимают q_пож = 10 л/с.

Расчетный расход воды для тушения внутреннего пожара и число струй определять по [1], табл.5. Для зданий животноводческих ферм на промышленной основе на тушение внутреннего пожара рекомендуется принимать одну пожарную струю с расходом q_ВП. = 2,5 л/с.

Порядок расчета сети на пожар следующий. На расчетной схеме намечают место пожара: (обычно в самом удаленном узле) см. рис. 2.4.

Узловой расход в узле, где намечен пожар определяют путем прибавления расхода воды необходимого для тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров к узловому расходу этого узла, вычисленному при расчете сети на пропуск q_с.макс. Если принять пожар в узле 5 (см. рис 2.4), то узловой расход в этом узле будет:

q_уз.5= 11,05 + 10 + 2,5 = 23,65 л/с;

Узловые расходы остальных узлов остаются такими же, как и в первом случае расчета сети (см. рис. 2.2 и 2.4). Для рассматриваемого примера, общий секундный расход во время пожара будет:

q_пож.=q_с.макс.+ q_н.п..+ q_вп= 62,64 + 10 + 2,5 = 75,14 л/с

Расход воды, притекающий к узлу 1 по участку Б-1 будет равен:

q_ВБ-1= q_пож. = 75,14л/с

Рис. 2.4. Расчетная схема кольцевой сети на случай пожара.

Зная общий расход поступающей в кольцевую сеть при пожаре и узловые расходы, намечают точку схода потоков, направление движения воды по участкам сети, задаются, (ориентировочно) первыми прикидочными расходами на участках сети.

Определение первых прикидочных расчетных расходов участков сети производится по методике описанной при расчете сети на пропуск q_с.макс.

В узле 1 отбор равен 8.5 л/с следовательно, общий отток воды из узла 1 равен 72,28 – 8,54 = 63,74 л/с. По участку 1-2 к узлу 2 направим ориентировочно 31,87 л/с. В узле 2 отбирается 10,3 л/с, по участку 2-3 пустим расход 10,785л/с, тогда по участку 2-5 пойдет расход; 31,87-10,3-10,785 л/с. Расход на участке 3-4 будет равен 10,785-7,12=3,665 л/с.

Расход на участке 1-6 равен 63,74 – 31,87 = 31,87 л/с, а на участке 5-6 расход будет равен 31,87 – 5,69 = 26,18 л/с, приток к узлу 6равен 26,18 + 10,785л/с, а отбор из него равен 9,96 л/с, следовательно, расход на участке 6-4 будет 36,965 – 9,96 = 27,005л/с.

Приток к узлу 4 равен 27,005 + 3,665 = 30,67 л/с. Отбирается в узле 4 расход 7,12л/с. По водоводу 4-5 расчетный расход будет 32,67-7,12=23,55 л/с, что равно узловому расходу в узле 5.

Зная первые прикидочные расходы на участках сети, находят для каждого участка h потери напора и увязывают сеть. Следует заметить, что выбранные ранее диаметры труб участков сети при этом расчете не меняются. Увязку кольцевой сети на пожар, как пример, производим по методу проф. А.Г. Лобачева табличным способом (см. таб. 2.2).

При этом методе расчета кольцевых сетей потери напора на участках сети и в тупиках h в м. следует определять по формуле.

h=К·А·1·q² =S·q²; (2.9)

где К- поправочный коэффициент к значениям А (см приложение 7-8); А- удельное сопротивление трубопроводов (^с/_л)², (приложение 9-10 ); l-длина участка трубопровода, в м; q -расход на участке в л/с; S- сопротивление участка сети.

Поправочный коэффициент К зависит от скорости движения воды в трубе. Скорость движения воды в трубе V в м/с при заданном в нем расходе q_T л/с определять по формуле:

V=m · q; (2.10)

где m= - (d_p-расчетный диаметр трубопровода в м.); q_T - транзитный расход, м³/с

Значение коэффициента «m» для различных диаметров труб даны в приложении.

После вычисления потерь напора на всех участках сети определяется невязке в каждом кольце Δh_I и Δh_II по вышеизложенному методу. Затем для каждого кольца находят поправочный (увязочный) расход Δq_I и Δq_II в л/с по формуле:

(2.11)

где S – сопротивление участка; S = A·K·l; A, K – принимают по таблицам Шевелева [6]; Δh-невязка потерь напора в данном кольце в м; Σ(Sq) - сумма произведений первых прикидочных расчетных расходов каждой линии кольца на соответствующие удельное сопротивление.

Все расчеты по увязке сети на пропуск секундного максимального и пожарного расходов представлены в таблице 2.2, а результаты приведены на рис. 2.5. В примере после, 2-го тура увязки невязка Δh в первом кольце равна -0,23, во втором кольце равно 0,49 м. Сеть согласно условию считается увязанной. Невязка по контуру сети равна ΔН_к= (3,28 + 9,20 + 2,26) - (7,60 + 2,84+4,04) = =0,26 м, что меньше допустимой 1,0 м.

Если ∑h ≠ 0, а ∑h = ∆h, то расходы перераспределяют, вводя поправочный расход. Увязку осуществляют для периода максимального водоразбора и пожара, рекомендуется вести до тех пор, пока невязка на каждом кольце будет меньше допустимой, то есть ∆h≤±0.5м, а по контуру сети должнабыть меньше ΔН_к≤±1.0м.

После увязки сети на пожар необходимо проверить работу тупиков при нормальном пожарном режиме и при аварии во время пожара на одной из ниток.

Так как промышленное предприятие находится в узле 2, то необходимости в расчете потерь напора, на участке от сети до производственного сектора, нет необходимости. В противном случае расчет производится по такой же схеме, как и для данных тупиков.

Таблица 2.2

Расчет по увязке сети по методу проф. В.Г. Лобачева

№ кольца	Наименучасток	Дли-на участ-ка, l, м	Рас-ход, q_пр, л/с	Диа-метр d, мм	Коэф ско-рости m	Ско-рость в тру-бе, V, м/с	Поп-равоч-ный коэффи-циент, К	Удельное сопро-тивление. А,(л/с)², х10^-6	Сопротив-ление участка сети, S=A∙K∙l	Произ-ведение, S·q_пр	Потери напора, h, м

I	1-2		36,00		31,85	1,15	0,80	6,898	0,0028	0,101	+3,63
2-5		11,45		81,53	0,93	1,011	76,08	0,0385	0,441	+5,05
5-6		26,32		31,85	0,84	1,027	6,898	0,0035	0,092	-2,42
6-1		32,73		31,85	1,04	0,994	6,898	0,0034	0,111	-3,64
									∑=0,745 2∑=1,49	Δh =+2,62 ∆q=1,75
II	2-3		13,00		56,62	0,74	1,35	31,55	0,0319	0,415	+5,39
3-4		4,995		127,39	0,64	1,088	187,7	0,1021	0,510	+2,55
4-5		11,21		81,53	0,91	1,014	76,08	0,0579	0,649	-7,27
5-2		11,45		81,53	0,93	1,011	76,08	0,0385	0,441	-5,05
									∑=2,015 2∑=4,030	Δh =-4,38 ∆q=1,09

Продолжение таблицы 2.2

Первое исправление	Второе исправление
поправочный расход, Δq, л/с	q₁	S·q₁	Потери напора, h=S·q₁², м	поправочный расход, Δq, л/с	q₂	S·q₂	Потери напора, h=S·q₂², м
в коль-це	смеж-ный	об-щий	в коль-це	смеж-ный	об-щий
-1,75		-1,75	34,25	0,096	+3,28	+0,57		+0,57	34,82		+3,39
-1,75	-1,09	-2,84	8,61	0,332	+2,86	+0,57	+0,33	+0,90	9,51	0,366	+3,48
+1,75		+1,75	28,47	0,099	-2,84	-0,57		-0,57	27,90	0,098	-2,73
+1,75		+1,75	34,48	0,117	-4,04	-0,57		-0,57	33,91	0,115	-3,90
				2∑=1,288 Δh=-0,74 ∆q=0,57 л/с						Δh =0,24
+1,09		+1,09	14,09	0,449	+6,33	-0,33		-0,33	13,76	0,439	+6,04
+1,09		+1,09	6,085	0,621	+3,78	-0,33		-0,33	5,755	0,588	+3,38
-1,09		-1,09	10,12	0,586	-5,93	+0,33		+0,33	10,45	0,605	-6,32
-1,09	-1,75	-2,84	8,61	0,332	-2,86	+0,33	+0,57	+0,90	9,51	0,366	-3,48
				2∑=3,976 Δh=1,32 ∆q=0,33 л/с						Δh =-0,38

Таблица 2.3

Гидравлический расчет тупиков

участок	Дли-на участ-ка, l, м	Рас-ход, q_пр, л/с	Диа-метр d, мм	Коэф ско-рости m	Ско-рость в трубе, V, м/с	Поправоч-ный коэффи-циент, К	Удельное сопро-тивление. А,(л/с)², х10^-6	Сопротив-ление участка сети, S=AKl	Произ-ведение, S·q_пр	Потери напора, h, м
При пропуске максимального и пожарного расходов
ВБ - 1		37,57		20,38	0,77	1,041	2,227	0,0012	0,045	1,69
4 - 7		11,775		56,62	0,67	1,064	31,55	0,0151	0,178	2,09
При пропуске пожарного и аварийного расходов
ВБ - 1		56,35		20,38	1,15	0,98	2,227	0,0011	0,064	3,47
4 - 7		20,74		56,62	1,17	0,978	31,55	0,0139	0,288	5,97

Расходы каждой нитки тупика при нормальном режиме во время пожара будут: на участке ВБ-1 q_ВБ-1=75,14/2 = 37,57 л/с, на участке 4-5 q_4-7=23,55/2=11,775 л/с.

Для трубопроводов ВБ-1, имеющего d=250 мм по приложению находим, что m=20,38, для тупика 4-7 при d=150 мм, значение m=56,62. Скорости в тупиках будут (формула 2.10)

V_Б-1=20,38 · (37,57/1000) = 0,77 м/с;

V_4-7=56,62 · (11,775/1000) = 0,67 м/с.

По приложению находим:

При V_Б-1= 0,77 м/с ….. К=1,041;

При V_4-7= 0,67 м/с ……К=1,064;

Удельное сопротивление трубопроводов, А в (л/с)² для принятого класса асбестоцементных труб находим по приложению, потери напора определяем по ранее приведенной формуле 2.9:

Для d_ВБ-1=250мм – А = 0,000002227; h_ВБ-1=1,041·500·0,00002227·37,57²=1,69м;

Для d_4-7=150мм – А = 0,00003155; h_4-7=1,064·450·0,00003155·11,775²=2,09м.

Расчетные расходы в тупиковых участках сети при пожарном режиме в случае аварии будут:

На участке ВБ-1q_ВБ-1=q_с.макс· 0,7+ q_нп +q_вп=62,64 · 0,7+10,0+2,5=56,35 л/с

На участке 4-7 q_4-7=q_уз7·0,7+ q_нп+q_вп=11,55 · 0,7+10,0+2,5=20,585 л/с

Скорости в трубопроводах находим по формуле 2.9, зная скорости по приложению определяем коэффициенты неравномерного распределения скоростей К для значений удельного сопротивления А:

V_ВБ-1=20,38 · (56,35/1000)=1,15 м/с; К=0.98;

V_4-7=56,62 · (20,74/1000)=1,17 м/с; К=0,978

Потери напора в тупиковых участках сети при аварии на одной из ниток находят по формуле 2.9:

h_ВБ-1= 0,98 · 0, 000002227·500·56,35²=3,47м

h_4-7= 0,978 · 0,00003155·450·20,585²=5,60 м

На рисунке 2.5 расчетные данные работы тупиковых участков сети ( ВБ-1 и 4-7) при аварии на одной из ниток во время пожара показаны отдельной строкой.

Рекомендуется расчет тупиков при максимальном водоразборе и при пожаре свести таблицу 2.4. В этой же таблице привести расчеты в случае возникновения аварии на одном из ниток водовода.

Рис. 2.5К расчету сети на пропуск максимально суточного пожарного расходов воды

Деталировка сети

Деталировка, сети необходима для того, чтобы знать количество и размеры фасонных частей, арматуры, труб и других материалов, необходимых для строительства сети.

При составлении деталировки необходимо пользоваться условными обозначениями составлении с ГОСТами 2.784-70, 2.785-70 и требованиями ЕСКД. Деталировка сети начинается с установления мест постановки задвижек, пожарных гидрантов, водоразборных колонок руководствуясь при этом указаниями [I]. Водоразборные колонки надлежит размещать из условий радиуса действия каждой колонки не более 120 м [I], а расстояние между пожарными гидрантами не должно превышать 150 м. Колодцы с водоразборным колонками должны быть расположены от колодцев с пожарными гидрантами не менее чем на 5 м.

В каждом узле рекомендуется устанавливать число задвижек, равное количеству линии примыкающих к этому узлу. Если же из узла отбирают воду такие потребители, как баня, больница, пекарня, столовая, детские учреждения и другие, необходимо ставить задвижки на всех линиях, примыкающих к этому узлу. Этим обеспечивается бесперебойное питание водой этих потребителей при аварии на любом участке сети, примыкающем к узлу. Затем подбирают фасонные части и арматуру, из которых монтируется отдельные узлы [7].

На деталировке сети нумеруются все колодцы, указываются их диаметры, проставляют позиции фасонных частей и арматуры. В качестве примера на рис. 3.1. приведена деталировка водопроводного колодца 2 (ВК-2). Фасонные части, и арматура одинаковых размеров имеет одну ту же позицию.

Например, задвижки, стоящие на линии 1-2 и 2-3, как имеющие одинаковые диаметр, имеют одну и ту же позицию 4 (см. рис. 3.1.).

На основании деталировки составляют спецификацию на фасонные части, трубы арматуру требуемые для устройства сети (см. рис. 3.1.). Каждому студенту достаточно составить спецификацию нескольких узлов сети.

При определении внутреннего диаметра смотрового колодца руководствоваться указаниями [I], п.п. 8.63. Целесообразно показать на занятиях деталировку сети, выполненную на дипломном проекте.

Рис.3.2 Деталировка водопроводного колодца ВК-2

Таблица 3.1

Спецификация на фасонные части, арматуру и трубы, требуемые для устройства (на примере ВК-2)

№ п/п	Наименование деталей	эскиз	Ед.изм.	Размер, мм	Число
	Трубы асбестоцементные		м	E 200
	Муфты асбестоцементные		шт.	E 200
	Переходы фланцевые ХФ		шт.	200х100
	Задвижки чугунные		шт.	E 100
	Тройник с пожарной подставкой фланцевый ППТФ		шт.
	Трубы асбестоцементные		м	E 100
	Муфты асбестоцементные		шт.	E 100
	Кольца резиновые для муфт		шт.	E 200 E 100

Примечание: при составлении спецификации использовать ГОСТ обозначений фасонных частей и регулируемой арматуры.