Файл: Конспект лекций для студентов специальности 5В071700 Теплоэнергетика Алматы 2014 алматинский университет.pdf

96 вод уменьшается в соответствии с потерями на всех производствах и очистных сооружениях.
Достоинства:
1) Существенное сокращение объема воды, забираемой из природного источника в сравнении с двумя предыдущими схемами.
2)Уменьшение расходов на строительство и эксплуатацию системы.
3) Высокий уровень очистки сбросных вод.
Недостатки:
1) Ограниченность применения: для крупных и средних предприятий.
2) Необходимость наличия разветвленных сетей.
По техническим условиям применения данной системы может оказаться просто необходимо потому, что дебет имеющегося природного водоисточника недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.
Необходимость оборотных систем обуславливается и экологическими требованиями. Применение оборотных систем позволяет снизить количество сбросов загрязненной воды в водоемы.
18.4 Бессточные системы технического водоснабжения
Наиболее ценны с экологической точки зрения оборотные системы без сброса продувки – бессточные системы. В бессточных (замкнутых) системах водоснабжения на предприятиях вместо свежей воды используется доочищенная до норм качества технической воды смесь промышленных и бытовых сточных вод, предварительно прошедшая биологическую очистку.
Биологически очищенные сточные воды, используемые в техническом водоснабжении, должны отвечать техническим, экономическим и санитарно- гигиеническим требованиям. Но и при соблюдении соответствующих норм такая вода не может использоваться в пищевой, мясомолочной и фармацевтической промышленностях.
Бессточные системы водоснабжения являются наиболее современными и экологически чистыми типами систем. Они могут быть построены путем развития, объединения конструкций существующих систем предприятия.
Доработка заключается в частичном изменении конфигурации сети и включению в систему установок для очистки или утилизации сточных вод и шламов.
Для организации правильной работы бессточной системы все потребители делятся на три группы:

97
Рисунок 18.4- Бессточные системы технического водоснабжения
1) Потребители «грязного» цикла (охлаждение металлорежущих станков, промывка деталей и т.д.);
2) Потребители «чистого» цикла (ТЭЦ, компрессорные установки и холодильные установки и т.д.);
3) Потребители «безвозвратного» цикла (установки для мокрого тушения кокса, установки гидро–обеспыливания и д.р., качество воды для которых не имеет значение).
Принцип работы бессточных систем заключается в следующем: после забора воды из природного источника и прохождении через водозаборное устройство 2, насосные станции 3 и очистные сооружения природной воды
4.1, вода поступает в трубопроводы чистой воды 8, с помощью которой снабжаются основные потребители «чистого» цикла. Часть воды поступает на
ХВО 14 и направляется к потребителям, предъявляющим повышенные требования к воде. Сюда же поступают сточные воды потребителей «чистого» цикла. Другая часть сточных вод, не прошедшая очистку, поступает к потребителям «грязного» цикла, при этом обязательным условием является то, что суммарная мощность сбрасываемых вод 13 достаточна для удовлетворения нужд группы потребителей
15.
Потребители
«безвозвратного» цикла выделяют в группу 16 и обеспечиваются водой через безвозвратную сеть 18. остаточные нерастворимые элементы накапливаются в шламовом хозяйстве 17.
Положительные моменты:
- высокая экологическая чистота системы;
- практическая реализация внедрения в производство принципов сберегающих технологий.
Недостатки:
- высокая стоимость сооружений;
- большие эксплуатационные расходы.

98
В практике часто встречаются комбинированные системы водоснабжения с различными схемами в зависимости от специфики производства, местных условий, напряженности водного баланса и др. В отдельных случаях при основной схеме оборотного водоснабжения выполняют прямоточную систему для питания потребителей, не использующих по тем или иным причинам оборотную воду. Прямоточный водопровод часто объединяют с хозяйственно-питьевым и противопожарным.
Нагретая чистая вода из систем отдельных цехов в определенных условиях может быть использована для восполнения потерь в цехах оборотного водоснабжения или для питания установок, на которых допускается применение нагретой воды.
19
Лекция №19. Системы технического водоснабжения
промышленных предприятий
План
лекционного
занятия: водораспределительные сети промышленного предприятия.Определение потерь напора в трубах.
Гидравлический расчет разветвленных сетей водоснабжения.
Гидравлический расчет кольцевых сетей водоснабжения.

Цель лекции: ознакомление с работой сети водораспределения и его гидравлическим расчетом.
19.1 Водораспределительные сети промышленного предприятия
Водопроводная сеть предприятия является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана в работе с водоводами, подающими воду в сеть, а также регулирующими емкостями
(резервуарами и башнями). Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечить подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором;
- обладать достаточной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой промышленных потребителей.
В практике водоснабжения используют два основных вида сетей: разветвленные (тупиковые) и кольцевые (см. рисунок 19.1).

99 а - разветвленная сеть; б - кольцевая сеть; Q - расход воды в узле.
Рисунок 19.1- Схемы водораспределительных сетей
Подача воды в заданных количествах в любую точку территории объекта водоснабжения может быть осуществлена как по разветвленной сети, так и по кольцевой сети. Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей далеко не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка разветвленной сети ведут к прекращению подачи воды всем потребителям, расположенным ниже места аварии по направлению движения воды. В кольцевой сети при аварии (и выключении) любого ее участка вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только потребителей, присоединеных к выключенному участку.
Кольцевая форма сети в известной мере парализует действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопроводных сетях.
19.2 Определение потерь напора в трубах
В зависимости от напора водонапорные сети предприятий различают:
- низконапорные сети (величина напора менее 30 м);
- средненапорные сети (величина напора 40 — 100 м);
- высоконапорные сети (величина напора более 100 м).
Для создания средних и высоких напоров используют насосные станции второго, третьего и выше подъемов. Подача воды осуществляется по магистральным и кольцевым схемам. Магистральные схемы применяются для подачи воды от насосной станции НС последнего подъема в районы потребления воды (цех, промышленный район).
Для подачи воды непосредственно потребителю используют трубы небольшого диаметра. Расчет диаметров трубопроводов проводится только для магистральных линий.
Правильный выбор диаметра трубопроводов необходим для:
- обеспечения пропускной способности;
- создания необходимого располагаемого напора у потребителей.
Эти задачи решаются с помощью гидравлического расчета. Исходя из начальных условий, возможны три варианта проведения расчетов:

100
- при заданных расходах длинных участков и потерях напора определить необходимый диаметр трубопровода;
- при заданных длинах, диаметров трубопроводов и потерях в сети определить суммарный расход воды;
- при заданных длинах, диаметрах и расходах определить потери напора по участкам.
Наиболее часто встречающейся задачей является определение диаметра трубопровода на участке. В общем случае он определяется по формуле:
V
Q
d




4
, (19.1) где
Q
- количество воды потребляемой предприятием;
V
- скорость течения воды.
Зависимость между Q и V выражается формулой:
F
V
Q


, (19.2) где
F
- площадь поперечного сечения.
Обычно скорость течения воды задается. При этом исходят из сугубо экономических соображений, что при расчетах применяется экономическая скорость, которая определяется из следующих условий: если d <300 мм, то
V
= 0,8 — 0,9 м/с; если

400
d
800

мм, то
V
= 0,8 — 0,9 м/с; если d > 1000 мм, то
V
= 0,8 — 0,9 м/с.
Вторым параметром, имеющим важное значение для расчета трубопро- водов сетей водоснабжения , являются гидравлические потери: - линейные (по длине труб); - местные.
19.3 Гидравлический расчет разветвленных сетей водоснабжения
Для протяженных и разветвленных ветвей местные потери имеют небольшие значения и при расчетах принимаются 5 — 10 % от линейных.
Для расчета внутренних коммуникаций и сетей малой протяженности потери рассчитываются по формуле:



g
v
h
2 2

(19.3)
Для квадратичной области течения используют первую и вторую водопроводную формулу:
1)
);
1 2
(
2
d
g
v
h





2)





5 2
d
Q
L
a
h
(19.4) где
1
;
64 4
2 2
R
n
c
c
a





Для упрощенных расчетов разработаны таблицы и монограммы.

101
Водопроводы и водопроводные сети выполняются из металлических и не металлических материалов: при P от 10 до 16 атм — чугунные трубы; при P до 10 атм — стальные трубы.
В местных сетях небольшого давления и протяженности используют асбестно–цементные, железобетонные и пластмассовые трубы.
19.4 Гидравлический расчет кольцевых сетей водоснабжения
Расчет кольцевых водопроводных сетей значительно сложнее. Основная трудность заключается в определении направления движения и величин расходов по отдельным ветвям сети.
Закономерности движения воды в кольцевой сети описываются двумя законами Кирхгофа (аналогично кольцевым электрическим сетям).
Первый закон Кирхгофа: расходы распределяются по ветвям кольцевой сети таким образом, что потери напора по одной ветви кольца равны потерям напора по другой его ветви.
Принимая потери напора в ветвях кольца с течением воды по часовой стрелке со знаком плюс и с течением воды против часовой стрелки со знаком минус, изложенный закон может быть сформулирован по-другому: алгебраическая сумма потерь напора по кольцу равна нулю.
Второй закон Кирхгофа: сумма расходов, притекающих к узлу, равна сумме расходов, оттекающих от него (включая расход воды в узле).
Принимая расходы, притекающие к узлу, со знаком плюс, а расходы, оттекающие от него, со знаком минус, изложенный вывод можно написать так: алгебраическая сумма расходов, притекающих к узлу и оттекающих от него (включая расход воды в узле) равна нулю.
Расчет кольцевой водопроводной сети сводится к назначению диаметров труб, определению расходов, протекающих по отдельным ветвям сети, и подсчету потерь напора от места подачи воды до расчетной точки сети.
В начале расчета на схеме сети намечают распределение расходов, исходя из баланса расходов в узлах. По намеченным расходам назначают диаметры труб участков сети, пользуясь графиками так называемых
«экономических диаметров» или соблюдая значения «экономичных скоростей».
Для подсчета потерь напора от начальной точки сети до расчетной необходимо произвести «увязку сети», т.е. откорректировать распределение расходов по участкам сети таким образом, чтобы для всех колец и узлов сети были соблюдены оба закона. При увязке сети приходится иногда изменять ранее назначенные диаметры труб на отдельных участках сети.
Существуют несколько методов расчета (увязки) кольцевых водопроводных сетей. Все они, по существу, сводятся к тем или иным

102 способам приближенного решения системы квадратных уравнений и поэтому достаточно трудоемки, особенно при расчете больших многокольцевых сетей.
В настоящее время разработаны способы расчета кольцевых водопроводных сетей с применением вычислительной техники.
Кольцевые водонапорные сети рассчитывают несколько раз:
- на максимальный хозяйственный водоразбор;
- на пропуск пожарных расходов.
Сети с контррезервуаром (с водонапорной башней, расположенной в конце сети) рассчитывают на пропуск максимального транзитного расхода в башню.
По данным расчетов водораспределительной сети определяют напор, который должны развивать насосы, и высоту водонапорной башни.
Высоту башни определяют по формуле
,
)
(





Д
Б
С
СB
Б
z
z
h
H
H
м, (19.5) где
СB
H
- свободный напор в диктующей точке,м;
∑
С
h
- сумма потерь напора в сети, м;
Д
Б
z
z ,
- отметки поверхности земли в месте расположения башни и отметки поверхности земли в диктующей точке, м.
В качестве диктующей принимают точку, при расчете по которой высота водонапорной башни получается наибольшей. Обычно это наиболее высокорасположенная и удаленная от башни точка.
Напор насосов определяют по формуле
,
)
(
0








z
z
h
h
H
H
H
Б
ВС
В
БАК
B
(19.6) где Н
БАК
– высота бака (высота слоя воды в баке) водонапорной башни, м;
∑h
В
– сумма потерь напора в водоводе (при расположении башни в конце сети – сумма потерь напора в водоводе и в сети);
∑h
ВС
– сумма потерь напора во всасывающей трубе;
Z
0
– отметка самого низкого уровня воды в водоеме.

103
Список литературы
1. Белосельский Б.С.Технология топлива и энергетических масел. – М.:
Издательство МЭИ., 2005. – 348 с.
2.Жила В.А. Газовые сети и установки.-М., 2003.
3.
Борисова
Н.Г.
Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Конспект лекций Ч.1,2.-А.,
2002.
4. Назмеев Ю.Г. Системы топливоподачи и пылеприготовления ТЭС.-
М., 2005.
5. Портнов В.В. Воздухоснабжение промышленного предприятия:
Учебное пособие/Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007. - 228 с.
6. Молчанова Р.А. Расчет системы воздухосна6жения промышленного предприятия: Уче6ное пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ,
2003. - 60 с.
7.
Сериков
Э.А.
Теплоэнергетические системы и энергоиспользование в промышленном теплотехнологическом производстве.
Учебное пособие. – А.: Издательство, 2006.
8. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник.- Под общей редакцией Клименко В.А. и Зорина В.М.- Кн.4. - М.: Издательство
МЭИ, 2000. кн.4, – 564 с.
9. Доссат Р. Основы холодильной техники.-М., 2008.
10. Брайдерт Г.И. Проектирование холодильных установок. Расчеты, параметры, примеры.-М., 2006 11. Аверкин А.Г. Примеры и задачи по курсу кондиционирование воздуха и холодоснабжение.-М., 2007.
12. Абильдинова С.К. «Низкотемпературные термовлажностные процессы и установки», Конспект лекций для бакалавров специальности
5В071700 – «Теплоэнергетика». - Алматы: АЭИС, 2011. – 70 с.