Технологические расчеты и выбор оборудования
При выборе источника водоснабжения необходимо учитывать технико-экономические показатели: стоимость сооружений и оборудования для подъема, обработки и транспортировки воды, затраты на эксплуатацию и ремонт и др.
Например, стоимость 1м.куб. воды из источника поверхностного водоснабжения с устройством очистки примерно в 3-5 раз выше, чем стоимость воды из межпластовых источников, которую можно использовать без очистки. Источники водоснабжения выбирают с соответствии с требованиями ГОСТа и согласовывают с органами государственного санитарного надзора.
Определение потребности фермы в воде.
Автопоение.
Потребность фермы в воде на поение животных определяется наличием половозрастных групп животных. Среднесуточный расход воды определяется для отдельных потребителей по формуле:
Q сут.ср = ? qі mі (1)
qі - суточная норма расхода воды одним потребителем,
mі - число потребителей, имеющих одинаковую норму потребления.
Q сут.ср = 2100 * 15 + 1950 * 20 + 1700 * 20 = 104500л
Максимальный расход воды Q сут.max ., с учётом того, животные воду в течение суток потребляют неравномерно, определяется по формуле:
Q сут.max = Q сут.ср. * ? сут, (2)
где ? сут – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, ? сут = 1,3.
Q сут.max = 104500 * 1,3 = 135850л
Максимальный часовой расход воды Qч max определяется с учётом коэффициента часовой неравномерности ? ч =2,5 по формуле:
Qч. max = ?ч * Q сут.max / 24 (3)
Qч. max = 2,5 * 135850 / 24 =14151л
Максимальный секундный расход равен:
Qc max = Q ч max / 3600 (4)
Qc max = 14151 / 3600= 3,93 л
Использование воды на технологические цели
Мойка корнеклубнеплодов
Q м.к. = ?mіkiqі (5)
Q м.к. = 5750 * 5 * 1,2 = 34500 л
Бытовые нужды
Q б.н. = np * kр (6)
Q б.н. = 8 * 50 = 400 л
где np – количество работников фермы
kр – норма расхода воды на одного работника в сутки, л
Неприкосновенный противопожарный запас
Неприкосновенный противопожарный запас Qп.з. определяется исходя из длительности тушения пожара в течение 10 минут из пожарных гидрантов с интенсивностью 10л/с:
Qп.з. = 10мин.*60с*10л = 6000л
Сложив все показатели получаем:
Qсут. = Q сут.max + Q м.к. + Q б.н. + Q п.з. (7)
Qсут. = 135850+ 34500 + 400 + 6000 = 176750л
Гидравлический расчет водопроводной сети
Для подачи воды на производственные и хозяйственно-питьевые нужды животноводческие хозяйства должны быть оборудованы водопроводной сетью. Различают внешнюю и внутреннюю водопроводную сеть.
Внешняя водопроводная сеть - это та часть распределительной сети, которая расположена на территории комплекса или фермы за пределами помещений. Она может быть разветвленной или кольцевой.
Разветвленная, или тупиковая сеть, состоит из отдельных линий. Вода из водонапорной башни проходит по главной магистрали с ответвлениями, которые заканчиваются тупиками. Таким образом, вода поступает к потребителю только с одной стороны. Тупиковая сеть применяется лишь на небольших фермах.
Кольцевая сеть обеспечивает движение воды по замкнутому кругу (кольцу) и подводит ее к потребителю с двух сторон. Кольцевая водопроводная сеть длиннее, чем соответствующая тупиковая, однако у нее имеется немало преимуществ: не застаивается вода, увеличивается пропускная способность сети и другие. Поэтому кольцевую сеть применяют чаще.
Внутренняя водопроводная сеть предназначена для непосредственного распределения воды между потребителями внутри зданий. Для бесперебойной подачи воды на производственные нужды эта сеть выполняется только кольцевой. В производственных зданиях крупных комплексов эту сеть присоединяют к кольцевой сети наружного водопровода двумя вводами раздельно.
Рис.1. Схема наружного водопровода
Расход воды в животноводческих хозяйствах в течение суток неравномерный, и приспособить работу насосных станций к изменениям потребления воды без дополнительных промежуточных резервуаров воды очень трудно. Поэтому при устройстве водопроводных сетей необходимо предусмотреть специальные сооружения для запаса воды на непрерывное питание потребителей.
По способу получения воды из этих сооружений они бывают напорно-регулирующие и безнапорные.
Напорно-регулирующие сооружения создают в водопроводной сети напор, необходимый для распределения нужного количества воды потребителям. К ним относят водонапорные башни и пневматические котлы. Водонапорные башни создают необходимый напор за счет поднятия водонапорного бака на необходимую высоту, а в пневматических котлах - за счет давления сжатого воздуха в пространстве, свободном от воды в герметически закрытом сосуде.
Безнапорные сооружения выполняют в виде подземных резервуаров, вода из которых подается насосами в водонапорную сеть, а затем потребителю.
Основываясь на исходных данных: водоснабжение комплекса по откорму свиней на 6 тыс. голов в год, шахтный колодец и башенная водокачка выбираем схему водоснабжения, включающую в себя также насосную станцию и водопроводную сеть.
Источник имеет дебит Д = 280 м3/ч
Напорно-регулирующее сооружение - башенная водокачка или резервуар с Нб = 4,0 м
Геометрическая разность нивелирных отметок Нг = 0,3.
Время работы насосной станции Т = 13 часов (работает с 6 до 19 часов).
Линии водопровода,
L1 = Hвс = 5,5 м; L2 = 68 м; L3 = 73 м; Ll4 = Нн.
L5 = 150 м; L6 = 135 м; L7 = 100 м; L8 = 110 м; L9 = 125 м.
Величина свободного напора в конечной точке водоразбора Нсвн = 4,8 м.
Насос центробежный (привод ременный).
Таблица 3 - Расход воды по часам суток в процентах от суточного
| 24-1 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6 - 7 | 7 - 8 |
| 0,5 | 2,5 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | 6,0 | 5,0 | 4,5 |
| 8 - 9 | 9 -10 | 10-11 | 11 - 12 | 12-13 | 13-14 | 14-15 | 15-16 |
| 3,0 | 6,0 | 6,0 | 11,5 | 5,0 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
| 16-17 | 17-18 | 18-19 | 19-20 | 20-21 | 21-22 | 22-23 | 23-24 |
| 5,5 | 4,5 | 4,0 | 7,0 | 2,0 | 1,0 | 1,5 | 1,5 |
Расчетный расход воды на участках водопроводной сети определяют, начиная о самого отдаленного потребителя до напорно-регулирующего устройства по формуле:
Qр = Qт.р +0,5Qп, (8)
где Qт.р. – транзитный расход воды на участие, м.куб./с
Qп – путевой расход воды на участие, м.куб./с
Qр = 5 + (0,5*0) = 5 м.куб./с
а) Диаметр труб на выходе из башни определяется по формуле:
Д = 2/?*V (9)
где V – скорость движения воды в трубопроводе,
Д = 2 / 3,14 * 0,5 = 5,6 см
Диаметр подводящих труб принимается 56мм.
б) Высота водонапорного бака, м
H=HC + ?h + (ZН - ZБ) (10)
где Нс – свободный напор с самого отдаленного и имеющего самую высокую отметку потребителя (для одноэтажных построек Нс=8м);
?h – наибольшая сумма линейных и местных потерь напора.
Н = 8+ 0,025 + 0,3 = 8,325м
Линейные потери напора или давления определяют:
hл = k * (L*V2) / 2dn (11)
где k – коэффициент
L – длина трубы, см
hл = 0,2* (1000 * 0,25) / 2 * 3,5 = 7,14м
Более точно местные потери напора определяют по формуле:
hм =? * V2/2 (12)
где ? – коэффициент местного сопротивления;
hм = 0,2*0,25/2 = 0,025м
Потери напора в нагнетательном водопроводе:
L1 + L2 = 10 + 15 = 25м
Линейные потери напора:
hл = 0,02*(25*4) / (2*5,6) = 0,18м
Местные потери напора:
hм = 4 / 2 = 2м
Определяем сумму линейных и местных потерь:
?h = hл + hм (13)
?h = 0,18 + 2 = 2,18м
Определяем величину регулирующей вместимости водонапорной башни (бака):
Vp=Qcyт.max * (dп+dн) / 100 (14)
Vр=121,29 * 20 / 100 = 24,26 м.куб.
Неприкосновенность пожарной вместимости бака:
Vn=0,6(Qc.max+Qп.з.) (15)
Vn=0,6 * (3,51+ 10) = 8,11 м.куб.
Вместимость водонапорных башен (баков) наружных водопроводов:
Vб=Vр+Vn (16)
Уб = 24,26 + 8,11= 32,37 м.куб.
Далее по формуле определяем напор, который должен создать насос
Н насоса = 7,14 + 8,325 + 2,18 + 0,025 = 17,67 м.
Имея расчетные данные: Н насоса = 17,67 м; Qч насоса = 8,31 м3/ч; Qс насоса= 2,3 л/с производим энергетический расчет.
Расчетная мощность приводного двигателя к насосу определяется по формуле
Ррасч. = (17)
где Ррасч. - расчетная мощность приводного двигателя, кВт;
? - плотность воды, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Qс насоса - подача насоса, м3/с;
Н насоса - полный напор насоса, м;
- коэффициент полезного действия насоса;
- коэффициент полезного действия передачи.
? = 1000 кг/м3; = 0,4…0,64; = 1.
и т.д.................