ЗАДАЧА 9 - Решение задач по дисциплине – Водоснабжение и водоотведение

Группа однотипных  n-этажных жилых зданий снабжается водой из центрального теплового пункта, присоединенного трубопроводом ввода к уличной водопроводной сети. Холодная вода из уличной сети по вводу поступает в центральный тепловой узел, в котором установлен скоростной водонагреватель. Часть холодной воды проходит через водонагреватель и поступает в горячую систему водоснабжения зданий, другая часть поступает в систему холодного водоснабжения.

В каждой квартире установлено четыре водоразборных прибора (умывальник, мойка, ванна с душевой сеткой и унитаз со смывным бочком).

Определить расчетные расходы воды для теплового пункта (на нужды холодного и горячего водоснабжения), подобрать водомер, устанавливаемый на вводе в тепловой пункт,  вычислить средний и максимальный часовые расходы горячей воды группой зданий; произвести необходимые расчеты и выбрать марку водонагревателя.

Нормативные секундный и часовой расходы воды водоразборным устройством принять:

   q=0.3 л/с      q=300 л/ч

   q= 0,2 л/с       q=200 л/ч

Исходные данные:

Решение задачи.

Максимальное суточное потребление воды теплоузлом на нужды холодного и горячего водоснабжения зданий определяется по формуле:

Q=0,001 q U  где,

Число водопотребителей U= u nкв  nэт   nзд

u  - средняя заселенность квартир 

nкв - число квартир

 nэт  - число этажей

nзд  - число зданий

U = 3,0∙4∙6∙6 = 432

Q= 0,001 ∙300 ∙432 = 129,6 м3/сут

 Средний часовой расход воды за сутки максимального водопотребления определяется по формуле:

q=Q/24

         q=129,6/24 =5,4 м3/ч

Максимальный часовой расход воды на нужды холодного и горячего водоснабжения:

q=0,005 q∙ где

q- общий расход воды л/ч, санитарно-техничиским прибором;

  - коэффициент определяемый из приложения 1  в зависимости от значения произведения N P (N- общее число санитарно-технических  приборов, обслуживаемых проектируемой системой,  P-вероятность их использования).

Phr=   для общих участков величину  P определяют по формуле

P= ,

Где q-общая норма расхода воды (холодной и горячей), л, потребителем в час наибольшего водопотребления.

 q- общий нормативный расход воды одним потребителем, л/с. 

N= nпр  nэт   nзд nкв

 Здесь nпр- число водоразборных приборов в одной квартире

N= 4 ∙6 ∙6 ∙4= 576

P==0,0108

Phr=  =0,0389

N P= 576 ∙ 0,0389 = 22,4

= 7,5   из приложения 1

q=0,005 ∙ 300 ∙  7,5 = 11,25 м3/ч

По вычисленным значениям расчетных расходов воды, руководствуясь приложением 4,

следует подобрать марку водомера

Общий максимальный секундный расход воды группой зданий q

=5∙ ,

где,  - коэффициент, определяемый по приложению 1 в зависимости от значения произведения N P 

N P = 576∙0,0108 = 6,22

= 2,962

 =5∙0,3∙2,962= 4,44  л/с

вычисляем потери напора в водомере

h= s q2

где s- гидравлическое сопротивление счетчика, принимаемое по приложению 4 (23/10/2)

      q- расход воды, протекающий через водомер л/с

h= 0,142  ∙ 4,442 = 2,8   м,

Среднечасовой расход горячей воды

q

где  - норма расхода горячей воды , л, потребителем в сутки наибольшего водопотребления

        U – количество потребителей горячей воды

         T – количество часов в сутках ( Т = 24ч).

q= 2,16 м3/ч

Максимальный часовой расход горячей воды

q=0,005 q∙

где q- нормативный расход горячей воды водоразборным устройством

- коэффициент, определяемый по прил.1 в зависимости от значения произведения N P( N- общее число санитарно-технических приборов, обслуживаемых системой горячего водоснабжения, P- вероятность их использования).

Phr =   

где - вероятность действия санитарно-технических приборов в системе горячего водоснабжения

- нормативный расход горячей воды, л/с, санитарно-техническим прибором.

,

где - нормативный расход горячей воды, л, потребителем в час наибольшего водопотребления

N – количество водоразборных приборов, обслуживающих систему горячего водоснабжения

N= nпр  nэт   nзд nкв

N= 576

= 0,0104

Phr=   = 0,0374

N P = 576 ∙ 0,0374 = 21,54

= 7,282

q = 0,005  ∙ 200 ∙ 7,282 = 7,282 м3/ч

Расчетный расход тепла для приготовления горячей воды в течении часа максимального водопотребления

Q= 1,16q(55-t)+Q

где t- температура холодной воды, оС, в сети водопровода ( принимаем равной 5 оС)

     Q- потери тепла падающими и циркуляционными трубопроводами системы горячего водоснабжения

  Потери тепла можно учесть приближенно по формуле

     Q= Q  k,

где Q  - среднечасовой расход тепла, на нужды горячего водоснабжения

       k – коэффициент, учитывающий потери тепла трубопроводами ( принимаем k= 0,35)

= 125,28 кВт,

Q= 125,28  ∙ 0,35   = 43,85   кВт

 Q= 1,16  ∙ 7,282 (55-5)+43,85 = 466,206 кВт

Согласно условию задачи приготовление горячей воды производится в скоростном водонагревателе, установленном в центральном тепловом пункте.

В скоростных водонагревателях расходуемая вода протекает с большой скоростью 0,5-2,5 м/с. Благодаря этому они имеют высокие коэффициенты теплопередачи, а следовательно, очень компактны и занимают небольшую площадь.

 Расчет целесообразно вести в следующем порядке.

Задавшись скоростью движения нагреваемой воды vн.в. в приделах 0,5-2 м/с, определяем требуемую площадь сечения трубок водонагревателя fmp , исходя из максимального часового расхода горячей воды  q

 fmp=

Принимаю vн.в.= 1,5 м/с

fmp== 0,00135 м2

пользуясь  прил.6, подбираем водонагреватель, по ближайшему к вычисленному значению площади сечения трубок.

 fmp=0,00185 м2

после чего для выбранной марки водонагревателя вычислим скорости движения нагреваемой  vн.в. и греющей vгв воды.

где - площадь сечения межтрубного пространства, по которому течет греющая вода

       tн, tк – начальная и конечная температуры теплоносителя

     - плотность воды (= 1000кг/м3)

      С – теплоемкость воды (С=4,19 кДж/кг  град)

= 0,00287 м2 - исходя из прил. 6

Вычисляем скорость движения нагреваемой воды

 =1,093 м/с

Скорость движения греющей воды                                      

=1,292 м/с

По вычисленным значениям vн.в и vгв, пользуясь приложением 7 находим величину коэффициента теплопередачи нагревательной поверхности ( К )  При достаточном напоре в наружной сети скоростной нагреватель считается плохо подобран, если К 1700 Вт/м2  град В этом случае следует взять более мелкий нагреватель, у которого будет большие скорости протекания нагреваемой и греющей воды, а следовательно, и большее значение К.

К= 1943,2

Необходимую поверхность нагрева водонагревателей определяют по вычисленному часовому расходу тепла и коэффициента теплопередачи.

где - поправочный коэффициент, учитывающий наличие накипи на трубах подогревателя (=0,6 – для стальных трубок, =0,75 – для латунных трубок)

- расчетная разность температур теплоносителя и нагреваемой воды

Для скоростных водонагревателей  определяется по формуле

=

где б, м – большая и меньшая разность температур между теплоносителями и нагреваемой водой на концах водонагревателя.

Чаще всего скоростной водонагреватель работает по противоточной схеме (холодная вода встречает остывший теплоноситель, а нагретая – горячий).

При этом

б = tн – tг ( или tк –tх)

м = tк – tх ( или tн – tг)

где tн и tк -  начальная и конечная температура теплоносителя

 tг и tх начальная и конечная температура нагреваемой воды ( tх = 5, tг = 75 )

б= 60-5 = 55

м = 90-75=15

== 0,48

Определим необходимую поверхность нагрева водонагревателей

= 666,4 м2

Вычисляем величину требуемой поверхности нагрева водонагревателя, определяют требуемое число секций нагревателя

где - требуемое число секций принятого водонагревателя ( округляется до целого числа секций в  большую сторону)                                                       

- площадь поверхности нагрева одной секции ( берем из прил. 6)

=3,54

=298 секц.