Оглавление
Введение
В данной курсовой
работе произведем расчет водопроводных
сетей, который заключается в выборе диаметров
труб и определении потерь напора в трубах
при расчетных расходах воды. Рассчитывается
высота водонапорной башни и по расчетным
расходам и напорам выбирают насосы.
Проектирование хвостового
хозяйства обогатительной фабрики включает:
- Расчет напорного гидротранспорта хвостов;
- Выбор, обоснование типа хвостохранилища
- Определение необходимой емкости хвостохранилища.
Водоснабжение
обогатительной фабрики
Исходные
данные для расчета водопроводной сети.
Необходимо
произвести расчет водопроводной сети,
трассировка которой приведена на рис.
1.
Рис. 1. Трассировка водопроводной
сети
Из подземного резервуара
вода насосной станцией Н подается в водонапорную
башню Б, из которой поступает в тупиковую
водопроводную сеть, снабжающую водой
потребителей в точках 2, 4, 6, 7.
Расходы воды по объектам:
q7 = 40 + 5N = 40 +
5 * 40 = 240, л/с
q2 = 0,25g7 = 0,25 * 240 = 60,
л/с
q4 = 0,5g7 = 0,5 * 240 = 120,
л/с
q6 = 0,75g7 = 0,75 * 240 = 180,
л/с
N – порядковый номер студента
в группе, N=40.
Длины участков:
LН-Б = 1000 + 10N
= 1000 + 10 * 40 = 1400, м
LБ-1 = 400 + 10N =
400 + 10 * 40 = 800, м
L1-2 = 100 + 2N = 100
+ 2 * 40 = 180, м
L5-6 = 100 + 5N = 100
+ 5 * 40 = 300, м
L1-3 = 200, м
L3-4 = 50 + 2N = 50
+ 2 * 40 = 130, м
L5-7 = 100 + 10N = 100
+ 10 * 40 = 500, м
L3-5 = 250, м
Геодезические отметки зданий и сооружений:
Z2 = 22, м; Z4 = 12 +N = 12 + 40
= 52, м; Z6 = 20 +N = 20 + 40
= 60, м;
Z7 = 24 +N = 24 + 40
= 64 м; ZБ = 15 +N = 15+40
= 55, м; ZН = 10 +N = 10 + 40
= 50, м;
Свободные напоры у потребителей:
Нсв.2 = 10 м. вод.
ст.; Нсв.4 = 10 м. вод.
ст.;
Нсв.6 = 12 м.
вод. ст.; Нсв.7 = 14 м.
вод. ст.;
Расчет тупиковой
водопроводной сети
- Определяются расходы воды
по участкам.
Расчет ведется от конечных точек.
q5-7 = q7 = 240 л/с ,
q5-6 = q6 = 180 л/с,
q3-5 = q6 + q7 = 180 + 240 = 420
л/с,
q3-4 = q4 = 120 л/с ,
q1-3- = q6 + q7 + q4 = 180 + 240 + 120
= 540 л/с,
q1-2 = q2 = 60 л/с,
qБ-1 = q2 + q4 + q6 + q7 = 60 + 120 + 180
+ 240 = 600 л/с.
- Устанавливаются
диаметры труб для отдельных участков
сети исходя из расчетных расходов воды.
Количество воды
м3/с, протекающее по трубопроводу,
определяется из уравнения гидравлики
где V- скорость
течения жидкости, м/с;
- площадь поперечного сечения потока,
м2.
При заполненном
трубопроводе площадь поперечного сечения
потока равна площади живого сечения трубы,
т. е.
где
- внутренний диаметр трубы, м.
Тогда
При расчете водопроводной сети важно
установить скорость перемещения жидкости
в трубопроводе. Изменение скорости (при
заданном расчетном расходе) значительно
влияет на экономические показатели системы
водоснабжения. С одной стороны, чем меньше
скорость, тем больше диаметр труб и, следовательно,
выше строительная стоимость (капитальные
затраты) водопроводной сети, но меньше
эксплуатационные расходы. С другой стороны,
чем больше скорость воды в трубах, тем
больше потери напора на гидравлическое
сопротивление и, следовательно, излишние
затраты энергии на подъем воды, т.е.
эксплуатационные расходы. Существует
показатель экономически наиболее целесообразного
диаметра трубы, зависящий от соотношения
капитальных и эксплуатационных затрат.
Это экономический фактор.
В курсовой работе диаметры труб для
каждого участка устанавливаются по количеству
воды, протекающей по данному участку,
по прил. 1[1] при экономическом факторе
Э = 0,75, согласно принятому сортаменту
и материалу труб.
По приложению 1[1] принимаем стальные
трубы:
Рассчитываются истинные скорости движения
воды в трубе принятого диаметра
(м/с) по формуле
,
где
- расход воды на участке, м3/с;
- диаметр трубопровода, м.
Проверяется, укладывается
ли полученное значение в экономически
выгодные скорости движение воды в трубопроводах:
Диаметр трубы, мм до 300
300 – 900 более 1000
Скорость воды, м/с 0,6 – 0,9
1,0 – 1,4 1,5 – 1,7
Фактическая скорость не должна превышать
рекомендуемые. В противном случае принимается
другой стандартный диаметр трубы и пересчитывается
фактическая скорость.
входят в рекомендованный диапазон скоростей,
а превышают рекомендованные
скорости, принимаем другой стандартный
диаметр.
Пересчитываем фактическую скорость
Определяются потери напора h (м) на трение в водопроводных трубах. Они складываются из потерь напора на прямых участках трубопровода (они связаны с трением слоев воды друг о друга и о стенки трубопровода) и из местных потерь в арматуре, фасонных частях, изгибах и сужениях водного потока и т.п.
Потери напора на прямых участках трубопроводов
(м)
где
- удельные потери напора в трубопроводе
длиной 1 м (гидравлический уклон), м/м;
- длина трубопровода (участка), м.
Гидравлический уклон рекомендуется
определять по ''Таблицам для гидравлического
расчета стальных, чугунных, асбестоцементных,
пластмассовых и стеклянных водопроводных
труб'' [5] или по формуле:
где
- удельное сопротивление трубопровода,
зависящее от диаметра и шероховатости
внутренней поверхности труб, м (табл.1)[1];
- расход воды, м3/с.
Потери напора в местных сопротивлениях
принимаются равными 5 – 10% потерь на прямых
участках, тогда суммарные потери напора
на участках с учетом местных сопротивлений
(м) равны:
.
- Определяются суммарные потери
напора от каждого потребителя (точки
2, 4, 6, 7) до водонапорной башни.
Например, потери напора на участке Б-7
равны
- Рассчитывается необходимая
высота водонапорной башни для каждой
точки (2, 4, 6, 7).
Например, для точки 7 высота водонапорной
башни Н (м) равна:
где
- разность геодезических отметок между
точкой 7 и водонапорной башней Б, м;
- суммарные потери напора от точки водонапорной
башни Б до точки 7с учетом потерь в местных
сопротивлениях, м;
- свободный напор воды в точке 7, м.
Аналогичные расчеты производятся для
других водопотребителей. Результаты
расчетов для каждого участка заносятся
в табл. 1.
Для точки 6 высота водонапорной башни
H (м) равна:
Для точки 4 высота водонапорной башни
H (м) равна:
Для точки 2 высота водонапорной башни
H (м) равна:
Высота водонапорной башни принимается
по максимальному значению .
Таблица 1
Расчет высоты водонапорной башни
Обозначение участка |
Расход воды на участке q, л/с |
Длина участка L, м |
Диаметр трубы D, мм |
Скорость воды Vрасч., м/с |
Гидравлический уклон i, м/м |
Потери напора на участке
hтр, м |
Потери напора на участке с
учетом местных сопротивлений h, м |
Суммарные потери напора от
потребителя до башни HБ-К, м |
Разность геодезических отметок,
ZБ – ZК, м |
Свободный напор Нсв., м. вод.ст. |
Высота водонапорной башни
НБ, м |
5-7 |
240 |
500 |
500 |
1,22 |
0,0036 |
1,8 |
1,98 |
5,038 |
9 |
14 |
28,038 |
5-6 |
180 |
300 |
450 |
1,13 |
0,0035 |
1,05 |
1,155 |
4,213 |
5 |
12 |
24,213 |
3-5 |
420 |
250 |
700 |
1,09 |
0,002 |
0,5 |
0,55 |
|
|
|
|
3-4 |
120 |
130 |
350 |
1,25 |
0,0059 |
0,77 |
0,847 |
3,355 |
-3 |
10 |
10,355 |
1-3 |
540 |
200 |
700 |
1,4 |
0,0034 |
0,68 |
0,748 |
|
|
|
|
1-2 |
60 |
180 |
300 |
0,85 |
0,0034 |
0,61 |
0,671 |
2,431 |
-33 |
10 |
-20,569 |
Б-1 |
600 |
800 |
800 |
1,19 |
0,002 |
1,6 |
1,76 |
|
|
|
|
- Аналогично производится расчет
водовода Н - Б. По количеству воды, протекающему
по водоводу, (оно равно ) определяется диаметр трубы, рассчитывается фактическая скорость движения воды и суммарные потери напора на участке Н – Б с учетом местных сопротивлений НН-Б
НН-Б = 1,1hч,
где hч – потери напора на участке Н –
Б, м.
- Определяется напор насоса
для подачи воды из источника в бак водонапорной
башни по формуле
Нм = НН-Б + НБ + ZБ – ZH + hизл. + hБ +hвс.,
где Нм – манометрический напор насоса,
м. вод. ст.;
НН-Б – потери напора в нагнетательном
трубопроводе (на участке Н – Б);
НБ – высота водонапорной башни
от поверхности земли до дна бака, м;
ZБ – ZH – разность геодезических
отметок между водонапорной башней и насосной
станции,м;
hизл. – напор свободного
излива на конце трубопровода, принимается
равным 0,5 ¸ 1,5м;
hБ – высота воды в баке водонапорной
башни, принимается равной 3 – 5 м;
hвс. – потери
напора во всасывающем трубопроводе,
м.
Потери напора во всасывающем трубопроводе
определяются по формуле:
где
- гидравлический коэффициент сопротивления
трубопровода, принимается по табл.3
;
- эквивалентная длина арматуры, м, принимается
по табл.4.[1] Арматура включает включает
приемную сетку с клапаном
, нормальное колено
, переходной патрубок
;
- длина всасывающего трубопровода, принимается
равной 10 м;
- диаметр всасывающего трубопровода
,
где
- диаметр водовода Н – Б, м;
g – ускорение
свободного падения, м/с2,
Q – количество
воды, проходящее через насос, м3/с.
Оно равно qН-Б=qБ-1.
Нм = НН-Б + НБ + ZБ – ZH + hизл. + hБ +hвс = 3,146 + 28,038 + 55 – 50 + 1 + 4 + 0,08
= 41,264м.вод.ст
По требуемым расходу (Q, м3/ч) и напору
(Нм, м. вод. ст.) по каталогу насосов подбирается
подходящий центробежный насос и приводится
его техническая характеристика табл.2.
Для перекачки чистой воды с температурой
до 85°С широко применяются консольные
центробежные насосы типа К и насосы типа
Д. Технические характеристики насосов
типа К и Д приведены в прил. 5 – 8. Примем
к установки насос Д 2500-62.
Таблица 2
Технические характеристики
центробежного насоса Д 2500-62
Подача Q,м3/ч |
Напор Н, м.вод.ст. |
Частота вращения вала n, мин-1 |
Мощность электродвигателя
N, кВт |
КПД
,% |
2500 |
62 |
980 |
500 |
87 |
Хвостовое хозяйство обогатительной
фабрики
Исходные
данные для расчета
На основании практики работы Сибайской
обогатительной фабрики и литературных
данных принимаются следующие исходные
данные:
- Минеральный и гранулометрический
состав твердого приведены в таблице 3: средневзвешенная крупность частиц твердой фазы ;
- Отношение Ж:Т в хвостах по технологии, ;
- Производительность фабрики
по хвостам , :
;
;
- Плотность хвостовой пульпы :
;
- Плотность твердого в пульпе ;
- Расстояние транспортирования
хвостов, м:
- Геодезическая отметка сбросного
отверстия пульпопровода на месте выпуска
хвостов (геодезическая отметка хвостохранилища)
м.
Z7 – геодезическая
отметка главного корпуса фабрики, принять
по исходным данным для расчета тупиковой
водопроводной сети (п. 1.1).
Расчет систем напорного
гидравлического транспорта заключается
в определении критической скорости потока,
диаметра трубопровода, гидравлического
уклона и необходимого напора для транспортирования
пульпы. По результатам расчета производится
выбор грунтовых или песковых насосов.
Гидротранспорт пульпы
происходит при скорости потока V, равной
или большей критической скорости Vкр..
Под критической скоростью пульпы подразумевают
скорость, при которой еще происходит
перемещение твердых частиц без отложения
неподвижного слоя на нижней стенке трубы.
Основной целью расчета гидравлического
транспорта является выбор такого стандартного
диаметра трубопровода, при котором движение
гидросмеси (при заданном расходе и консистенции
пульпы, гранулометрическом составе хвостов)
происходит при скорости равной или выше
критической, характеризующейся минимальными
потерями на трение.
До настоящего
времени отсутствует универсальная
методика расчета гидравлического транспорта.
Предложено несколько эмпирических формул
для определения критической скорости
потока, пользоваться которыми рекомендуется
при определенных характеристиках гидросмеси(табл.
9)[1].
В этих формулах приняты следующие обозначения:
- диаметр трубопровода, м;
- гидравлическая крупность
хвостов, определяемая по прил. 2,
м/с;
- коэффициент неоднородности
твердых частиц;
- диаметры твердых
частиц, соответствующие 10 и 90 %-ному
выходу их по минусу (определяются
по суммарной гранулометрической
характеристики хвостов по минусу);