Раздел 3: Определение оптимального диаметра магистральных водоводов.
Определение оптимального диаметра труб водопроводных сетей является одним из основных разделов при проектировании, расчете и организации систем подачи и распределения воды.
Расчет диаметров труб производится по максимальному секундному расходу воды.
Оптимальный диаметр труб определяется путем технико-экономической оптимизации и характеризуется наименьшей величиной затрат на строительство и эксплуатацию системы водоснабжения, как правило с использованием метода приведенных затрат:
П = Ен * К + Стыс. руб. / год
где:
С - годовые эксплуатационные (текущие) расходы, тыс.руб. / год;
К- капитальные вложения на создание системы водоснабжения, тыс.руб.
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений ( 1/год), позволяющий приводить капитальные затраты к годовой размерности для сопоставления вариантов; его нормативное значение принимается в размере 0,15.
В контрольном задании определяется оптимальный диаметр магистральных водоводов от насосной станции 1-го подъема до станции очистки воды. Расчет начинается с определения необходимого количества труб, исходя из средней нагрузки на одну водопроводную трубу от 350 до 500 л/сек. с использованием следующей таблицы 10, приведенной ниже (автор Ф.А.Шевелев)
Таблица 10
1 | Условный диаметр, мм | 50 | 60 | 75 | 80 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 |
250
| 300 |
2 | Нагрузка на трубу, л/сек/скорость движения воды, м/сек | 3,6 / 1,12 | 4,7 / 1,22 | 6,6 / 1,22 | 9,3 / 1,31 | 13,4 / 1,32 | 19 / 1,37 | 25 / 1,28 | 33,4/1,48 | 53 / 1,54 | 82 / 1,5 | 118 / 1,55 |
350 | 400 | 450 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | 1400 | 1500 | 1600 |
161/ 1,56 | 211/ 1,56 | 268/ 1,57 | 360/ 1,72 | 507/ 1,74 | 676 / 1,74 | 888 / 1,75 | 1130/ 1,76 | 1528/ 1,93 | 2197/ 1,94 | 2810/ 1,82 | 3248/ 1,84 | 7500/ 3,5 |
Для выбора оптимального диаметра водоводов после предварительного расчета числа труб и необходимого диаметра труб посекундному расходу воды следует принять для дальнейшего рассмотрения и сравнения вариантов пять последующих больших диаметров из которых по минимуму приведенных затрат выбираем наиболее экономичный вариант.
Длина магистральных водоводов принимается в соответствии с индивидуальным заданием.
При расчете капитальных затрат длина водоводов умножается на стоимость прокладки 1 пог. м. труб, которая зависит от диаметра и глубины заложения. Зависимость удельной стоимости прокладки водопроводных труб от их диаметра и глубина заложения представлена в следующей таблице 11 (в тыс. руб.):
Таблица11
d, мм
глубина проклад- ки | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | 1600 |
2 м | 6 | 10,6 | 15,5 | 24,7 | 33 | 39,6 | 44,7 | 56 | 66,5 | 70,5 | 89 | 102 |
3 м | 7,9 | 11,8 | 16,8 | 26,1 | 34,2 | 41 | 46 | 51,5 | 68 | 71,5 | 90 | 104 |
Таким образом, для расчета капитальных затрат на прокладку магистральных труб необходимо построить следующую вспомогательную таблицу 12:
Таблица 12
Диаметр трубы, мм | Длина водоводов, м | Стоимость прокладки 1м, руб. |
К, млн. руб. | Ен * К, млн. руб. Ен = 0,15 |
Для определения текущих расходов (С) на эксплуатацию водоводов используется следующая формула:
С = С1 + С2 +А, тыс. руб. / год
где С1 – стоимость израсходованной электроэнергии на перекачку воды (т.е. на движение воды по трубам);
С2 – затраты на установленную мощность трансформаторов к насосу;
А – амортизационные отчисления от стоимости магистральных водоводов.
1) Значение С1 определяется из выражения:
С1 = N * T * S / 105, тыс. руб. / год
где N – мощность, потребляемая электродвигателем насоса, кВт.;
Т – время непрерывной работы насоса часов в год;
S – стоимость 1-го кВт/час.;
В свою очередь мощность насосов рассчитывается по следующей формуле:
N = (q * Hобщ / 102 * 1 * 2 * 3) *
где: q – производительность насоса, литров в сек.;
1 * 2 * 3 – КПД насоса, электродвигателя и передач. Для расчетов принимается в пределах 0,75 – 0,85;
- коэффициент запаса мощности на пусковой момент. При мощности насоса более 100 кВт, = 1,05 при менее 100 кВт - = 1,15;
Hобщ – общие потери напора при перемещении воды для данного диаметра трубы, в м. водяного столба
При перемещении по трубам затрачивается определенное количество энергии, которая расходуется на компенсацию потерь напора воды, на преодоление трения в трубе, на местное сопротивление, на геодезическую высоту, и сопротивление воды в самой насосной станции. Таким образом Hобщ складывается из:
Hобщ = Hтр + Hм.сопр + Hнас + Hгеод.высот
Hтр – потери напора на трение
Hм.сопр – потери напора на местное сопротивление
Hнас – потери напора на насосной станции
Hгеод.высот – потери напора на геодезическую высоту
Потери напора на трения необходимо определить по следующей формуле:
Hтр = *А * q2 / 106 где:
- длина водовода, км
А – удельное сопротивление, зависящее от диаметра трубы, его значение для различных диаметров приводится ниже в табл.13:
Таблица13
D, мм | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | 1400 |
А | 0,8466 | 0,3731 | 0,1859 | 0,09928 | 0,05784 | 0,02262 | 0,01098 | 0,005514 | 0,002962 | 0,001699 | 0,0006543 | 0,0002916 |
Потери напора на местное сопротивление принимаются в размере 5% от потерь на трение.
Потери напора в насосных станциях Hнас принимаются в соответствии с таблицей 14:
Таблица 14
, мм | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | 1400 |
Hнас | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 |
Потери напора на преодоление геодезической высоты в контрольном задании отсутствуют.
Расчеты сводятся в следующую вспомогательную таблицу 15:
Таблица 15
d, мм | L, км | q | A | Hтр | Hм.сопр | Hнас | Hгеод.выс | Hобщ |
Далее определяются затраты на установленную мощность трансформаторов к насосам по следующей формуле:
С2 = N * S2 / (cos * 103)
Где:
N – потребляемая мощность электродвигателя к насосу;
S2 – стоимость 1-го кВт установленной присоединенной мощности;
cos = 0,83 – 0,87
Норма амортизационные отчисления составляют в среднем 4 – 5% от стоимости прокладки магистральных трубопроводов.
Все расчеты данного раздела контрольного задания сводятся в итоговую таблицу 16:
Таблица 16
d, мм | C1, тыс.руб. в год | C2, тыс.руб. в год | А, тыс.руб. в год | Собщ, тыс.руб. в год | К, тыс. руб. | Eн*К, тыс.руб. в год | П, тыс.руб. в год |
По минимальной величине приведенных затратПпроисходит выбор оптимального диаметра трубопровода.
- Федеральное агентство по образованию
- Пояснительная записка
- Тематический план
- Содержание курса
- Тема 1. Предмет и содержание дисциплины.
- Тема 2. Характеристика системы городского хозяйства и специфики деятельности предприятий основных отраслей.
- Тема 3.Организация управления городским хозяйством
- Тема 4.Состав и особенности жилищно-коммунального комплекса города
- Тема 5. Организация жилищного хозяйства города
- Тема 6. Организация тепло энерго и газоснабжения города.
- Тема 7.Организация систем водоснабжения и водоотведения города
- Тема 8 Организация санитарной очистки и благоустройства городских территорий
- Тема 9. Организация дорожно-мостового хозяйства города
- Тема 10.Основные направления и проблемы реформирования управления жилищно-коммунальным хозяйством.
- Тема 11 Организация городского пассажирского транспорта.
- Тема 12. Организация комплекса потребительского рынка, бытового обслуживания населения и сферы услуг.
- Тема 13 Организация образовательного комплекса города
- Литература
- Вопросы по курсу
- Тематика контрольных работ
- Контрольное задание
- Цель контрольного задания
- Состав контрольного задания
- Раздел 1 Определение расчетных потребностей города в воде
- Раздел 2 Построение графика водопотребленияи расчет емкостей регулирующих резервуаров при различных режимах работы водопроводных насосных станций.
- Раздел 3 Определение оптимального диаметра магистральных водоводов. Методические указания к выполнению контрольного задания
- Раздел 1 Определение расчетных потребностей города в воде
- 1.3. Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды на производстве
- Раздел 2 Построение графика водопотребления и расчет емкостей регулирующих резервуаров при различных режимах работы водопроводных насосных станций
- Раздел 3: Определение оптимального диаметра магистральных водоводов.
- Оформление контрольного задания