Расчет системы водоводов второго участка
Определяем потери напора на втором участке по формуле:
h(2) =1000 i(2) ∙ l(2) =3,75 ∙ 3,0= 11,25 м
Определяем проводимость второго участка по формуле:
P(2) = Qp / ( h(2) )0,5= 0,76 / (11,25)0,5 = 0,22658
Определяем сопротивление второго участка по формуле:
S(2) = P(2)-2= ( 0,22658)-2 = 19,47
6.3 Расчет системы водоводов первого участка.
Расчет первого уч-ка
l(1) = L – l(2) = 6 – 13 = 3 км;
Определяем потери напора на первом участке по формуле:
h(1) = hр,2 - h(2) =15 – 11,25 =3,75 м
Определяем проводимость первого участка, состоящего из трех водоводов по формуле:
P(1) = Qp / ( h(1))0,5=0,76 / ( 3,75)0,5 = 0,3937
Определяем проводимость одного существующего водовода на первом участке по формуле:
Pc(1) = ( 0,5 ∙ Qc ) / ( hc(1))0,5 = ( 0,5 ∙ 0,63 ) / ( 7,86)0,5 = 0,11237
где hc(1) = 1000ic ∙ l(1) = 2,62 ∙ 3 = 7,86 м
Определяем проводимость дополнительного водовода по формуле:
Pд = Р(1) – 2 ∙ Рс(1) = 0,3937 – 2 ∙ 0,11237 = 0,16896
Определяем ориентировочный гидравлический уклон в дополнительном водо воде по формуле:
1000iд ~ h(1) / l(1) =3,75/3=1,2м/км
Определяем расход воды в дополнительном водоводе по формуле:
Qд = Рд ∙ ( hд)0,5=16896∙(3,75)0,5=327 ,
По таблицам для гидравлического расчёта водопроводных труб определяется ближайший диаметр дополнительного водовода по данным расходу Qд = 327л/с и гидравлическому уклону 1000iд ~ 1,2. Принимаем:
Dд = 700 мм и 1000iд = 1,27
Так как гидравлический уклон в дополнительном водоводе принятого диаметра отличается от предварительно принятого, то корректируются определенные ранее потери напора в дополнительном водоводе по формуле:
hд* =1000 iд ∙ l(1) = 1,27 ∙ 3 = 3,81 м
Корректируем проводимость дополнительного водовода по формуле:
Рд* = Qд / ( hд)0,5= 0,327 / (3,81)0,5 = 0,16760
Корректируем проводимость системы трех водоводов по формуле:
Р(1)* = 2 ∙ Рс(1) + Рд* = (2 ∙ 0,11237) + 0,16760 = 0,39234
Потери напора в системе трех водоводов h(1)*
h(1)* = (Qр/Р(1))2 = 0,76/(0,39234)2 = 3,75 м
Перераспределение расходов воды по водоводам.
Так как потери напора в существующих и дополнительном водоводах отличаются, то необходимо произвести перераспределение расходов воды по водоводам.Определяем расходы воды в существующих водоводах после их перераспределения по формуле:
Qc(1)* = ( Pc(1)/P(1)* ) · Qp, м³/с)* = ( 0,11237 / 0,39234) · 0,76= 0,21767 м³/с
Определяем расходы воды в дополнительном водоводе после перераспределения по формуле:
Qд(1)* = ( Pд* /P(1)* ) · Qp, м³/с)* = ( 0,16760 / 0,39234) ·0,76 = 0,324 м³/с
Определяем потери напора в существующих водоводах после их перераспределения по формуле:
hc(1)* = ( Qc(1)* / Pc(1) )² = ( 0,21767 / 0,11237 )² = 3,75 м
Определяем потери напора в дополнительном водоводе после перераспределения по формуле:
hд* = ( Qд(1)* / Pд )² )* = ( 0,324 / 0,16760 )² = 3,73 м
Корректируется сопротивление
S(1) = h(1)*/Qр2 = 3,75/0,762 = 6,49
Осуществляем проверку правильности выполненного перераспределения расходов воды:
Qp = 2 ∙ Qc(1)* + Qд(1)* = 2 ∙ 0,21767 + 0,324=0,75
hc(1)* = hд* = h(1)* , 3,75 ~ 3,73 ~3,75
Перераспределение расходов воды по водоводам осуществлено верно.
Расчет водоводов после реконструкции.
Определяем потери напора в системе водоводов, состоящих из двух последовательно соединенных участков с потерями напоров, по формуле:
hp,3 = h(1)* + h(2) = 3,75 + 11,25 = 23,7 м
Определяем напор в водоводах после реконструкции по формуле:
Hp,3 = Hг + hp,3 = 25 + 15 = 40 м
Определяем сопротивление системы водоводов после реконструкции по формуле:
Sp,3 = hp,3 /(Qр)2= 15/(0,76)2 = 25,96 или Sp,3 = Sp,1+ Sp,2= 6,49+19,42 = 25,91
Определяем проводимость системы водоводов после реконструкции по формуле:
Рр,3 = Qp /( hp,3)0,5=0,76/(15)0,5=0,19638
Сравнение вариантов и экономическое обоснование способов реконструкции.
С целью экономического обоснования способа реконструкции водоводов, производится сравнение трех вариантов реконструкции.
Сравнение вариантов осуществляется по приведенным затратам, которые определяются далее в курсовом проекте.
Определим годовые затраты электроэнергии на подъем воды по формуле:
Э = ( Qр ∙ Hр ∙ T ) / ( 102 ∙ ηн ∙ ηдв ) , кВт-ч/год (1)
где Q , л/с – подача воды насосами, Q = 760;
H , м – высота подъема воды, Н(1) = 47,5 , Н(2) = 40,1 , Н(3) =40;
Т – количество часов работы насосов за год, Т = 8760;
ηн – КПД насоса, ηн = 0,7 – 0,8, принимаем ηн = 0,7;
ηдв – КПД двигателя, ηдв = 0,6 – 0,9, принимаем ηдв = 0,8;
Подставляем числовые значения в формулу (1), и определяем годовые затраты электроэнергии для каждого варианта реконструкции:
Э(1) = ( 760 ∙ 47,5 ∙ 8760 ) / ( 102 ∙ 0,7 ∙ 0,8 ) = 5536344,53кВт-ч/год
Э(2) = ( 760 ∙ 40,1 ∙ 8760 ) / ( 102 ∙ 0,7 ∙ 0,8 ) = 4673840,33 кВт-ч/год
Э(3) = ( 760 ∙ 40 ∙ 8760 ) / ( 102 ∙ 0,7 ∙ 0,8 ) = 4662184,87 кВт-ч/год
Определяем годовые эксплуатационные затраты на подъем и транспортирование воды по формуле:
S = (Э ∙ δ)/1000 , тыс.руб/год (2)
где δ, руб/(кВт-ч) – тариф на электроэнергию, δ = 2,5;
Подставляем числовые значения в формулу (2), и определяем годовые эксплуатационные затраты для каждого варианта реконструкции:
С(1) = 5536344,53∙ 2,5/1000 =13840,86 тыс.руб/год
С(2) = 4673840,33 ∙ 2,5/1000 =11684,60 тыс.руб/год
С(3) =4662184,87 ∙ 2,5/1000 =11655,46 тыс.руб/год
Приведенные затраты определяются для второго и третьего вариантов реконструкции по формуле:
П = С + (E ∙ K) , тыс.руб/год (3)
где Е – нормативная эффективность вложения, определяется по формуле:
Е = 1 / Ток ,
де Ток – нормативный срок окупаемости сооружения, Ток = 8 – 10 лет, принимаем
Ток = 8 лет;
Е = 1 / 8 = 0,125
К, тыс.руб. – капитальные затраты, определяются по формуле:
К = S ∙ A ∙ L, (4)
где А – коэффициент перевода цен на строительство 1984 г. В цены текущего года, А = 30;
S, тыс.руб/км – стоимость строительства водоводов и сетей в ценах 1984 г.,
L, км – протяженность сетей и водоводов, L ;
Подставляем числовые значения в формулу (4), и определяем капитальные затраты для второго и третьего вариантов реконструкции:
К(1)=53,8 · 30 · 6 = 9684 тыс.руб.
К(2) = 35,7 ∙ 30 ∙ 6 = 6426 тыс.руб.
К(3) = 64,0 ∙ 30 ∙ 3 = 5760 тыс.руб.
Подставляем числовые значения в формулу (3), и определяем приведенные затраты для второго и третьего вариантов реконструкции:
П(1)= 13840,86 + 0,12 ∙ 9684=15002,94 тыс.руб/год
П(2) = 11684,60 + 0,12 ∙ 6426= 12455,72 тыс.руб/год
П(3) = 11655,46 + 0,12 ∙5760 = 12346,66 тыс.руб/год
Сводим все полученные значения в таблицу (1):
табл.1
| Наименование | I | II | III |
| Qp , л/с | |||
| Нр , м | 47,5 | 40,1 | |
| Dд , мм | |||
| lд , км | |||
| δ , руб/(кВт-ч) | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Э , кВт-ч/год | 5536344,53 | 4673840,33 | 4662184,87 |
| C , тыс.руб/год | 13840,86 | 11684,60 | 11655,46 |
| А | |||
| S, тыс.руб/км | |||
| П, тыс.руб/год | 15002,94 | 12455,72 | 12346,66 |
Наиболее экономичным является 2ой вариант реконструкции с прокладкой дополнительного водовода по всей длине.