Расчет входных окон

Прием воды из реки в береговых водоприемниках производится через входные окна. Они оборудуются сороудерживающими решетками.

Площадь водоприемных отверстий определяется при одновременной работе всех секций водозабора (кроме резервных) и вычисляются по формуле:

(1.1.)

где - площадь входных отверстий (брутто) водоприемника, м²;

Q_p - количество забираемой воды, м³/с;

- скорость втекания воды в водоприемные отверстия, отнесенная к их

сечению в свету, м/с; для береговых незатопленных водоприемников

0,6 – 0,2 м/с;

1,25 - коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

К - коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решетки;

Коэффициент стеснения отверстий стержнями решетки вычисляется по формуле:

К = (а + c) / а (1.2.)

где а - расстояние между стернями в свету, мм;

c- толщина стержней, мм.

К = (50 + 6)/50 = 1,12

Общее количество рабочих окон:

n = k* m * i (1.3.)

где k – количество водоприемников;

m – количество секций одного водоприемника;

i – количество входных окон одной секции;

n = 3 * 2 *1 = 6

Площадь одного окна (решетки):

(1.4.)

По величине выбирается решетка стандартных размеров. Выбрана решетка с размерами L=2500 мм и Н=3000мм.

Для нее уточняется коэффициент стеснения отверстий К по формуле (4.2) и вычисляется фактическая площадь (брутто):

(1.5.)

где В – ширина окна, м;

Н – высота окна, м.

К = (50 + 6)/50 = 1,12

Фактическая скорость втекания воды в водоприемные отверстия проверяется на допустимые значения:

м/с (1.6.)

м/с

Водоприемные отверстия следует размещать таким образом, что бы в них не попадали донные наносы. С этой целью низ водоприемных отверстий должен располагаться не менее чем на h₁ = 0,5 м выше дна водоема.

Во избежание захвата воздуха верх водоприемных отверстий должен располагаться на глубине не менее h₂ = 0,3 м ниже ложбины волны. Поэтому по летним условиям минимальная глубина воды в реке в месте установки водоприемника:

H_л = h₁ + h + h₂ + 0,5*a, м. (1.7)

где h - высота водоприемного окна, м.

а - амплитуда волны, м.

Н_л = 0,5 + 3,0 +0,3 + 0,5*0,5 =4,05 м

Во избежание повреждения водоприемника льдом верхняя точка его должна располагаться на глубине не менее h₄ = 0,2 м под нижней кромкой льда. Поэтому по зимним условиям минимальная глубина реки в месте установки водоприемника:

H_з = h₁ + h + h₃ + h₄+ б, м. (1.8.)

где h₃- конструктивный размер (расстояние от верха водоприемного отверстия до верхней точки сооружения), м. Для данной решетки h₃= 0,258 м.

б – толщина льда.

H_з = 0,5 + 3,0 + 0,258+0,2 + 0,4 = 4,358 м.

По летним и зимним условиям определяются отметки дна реки и выбираем наименьшую из них:

, м; (1.9.)

, м. (1.10.)

где УНВ_л – уровень низких вод летом, м;

УНВ_з – уровень низких вод зимой, м.

м;

1.3.2. Расчет берегового колодца

Береговые колодцы выполняются железобетонными и состоят из двух отделений: приемного и всасывающего. В приемное отделение вода поступает через входные окна. Из всасывающего отделения вода забирается насосами первого подъема по всасывающим трубам. Над колодцем устраивается служебный павильон. В данном проекте береговой водозабор с совмещенной компановкой.

Приемное и всасывающее отделения колодца отделяются друг от друга перегородкой с сеткой, предназначенной для механической очистки воды. Могут использоваться плоские (подъемные) сетки и вращающиеся. Последние рекомендуется применять при производительности водозабора более 1 м³/с. В данном проекте выбраны вращающиеся решетки, так как производительность водозабора больше 1 м³/с (19,676 м³/с).

Расчет сеток аналогичен расчету сороудерживающих решеток входных окон. По условиям бесперебойности работы количество сеток принимается не менее двух. Скорость в отверстиях сетки принимается в пределах 0,2-1,2????? м/с, диаметр проволоки сеток 0,4-1,2 мм, размеры ячеек в свету от 0,3 х 0,3 до 5 х 5 мм.

К = ((а + c) / а)²= ((2+1,2)/2)²=2,56 (1.11.)

(1.12.)

Площадь одного окна:

(1.13)

Выбирается вращающаяся сетка с внешним подводом воды типа ТН-2500.

Характеристика сетки:

Пропускная способность 2-6 м³/с;

Рабочая ширина – 2500 мм;

……….

Фактическая площадь брутто?????????????????????????????

Длина*ширину

высчитывается фактическая скорость:

м/с

Итак, выбраны 2 рабочие и 2 резервные сетки с размерами окна 0,8 м х 1м, размером рамки 0,93м х 1,13 м, с ячейками 2 мм х 2 мм, диаметр проволоки 1,2 мм, скорость 0,42 м/с.

По результатам расчета вычисляются минимальный и максимальный уровни воды в приемной камере:

(1.14.)

где УНВ – уровень низких вод в водоеме, м;

h_макс – потеря в решетке, 0,05м;

(1.15.)

где УВВ – уровень высоких вод в водоеме, м;

Колебание уровней воды в приемной камере:

(1.16.)

Глубина берегового колодца:

H_k=h+h₁+h₂+h₃, м; (1.17.)

где h – рабочая высота сеток;

h₁ – колебание уровней воды в приемной камере, м;

h₂ – толщина слоя осадка, скапливающего перед сеткой, м. Обычно принимается до 1 м;

h₃ – высота свободного пространства между верхним уровнем воды и перекрытием колодца, м, обычно принимается 1 – 1,5.

H_k=0,8+8+1+1,2=11,00 м.

Отметка дна берегового колодца:

(1.18.)

Потерю напора в сетке с учетом ее загрязнения рекомендуется принимать h_с =0,15 – 0,3 м. На эту величину уровень воды во всасывающем колодце оказывается меньше соответствующего уровня в приемной камере:

(1.19)

(1.20)

1.3.3. Расчет всасывающих линий.

Количество всасывающих линий насосов первого подъема обычно принимают равным числу установленных насосов. Диаметр всасывающих линий определяется исходя из допустимой скорости воды, значение которой рекомендуется принимать в диапазоне 1,2 - 2 м/с.

Для улучшения условий всасывания входные концы труб оборудуются приемными воронками (раструбами), с углом конусности 8 ⁰– 16⁰. Принимаем 16 рабочих насоса и 3 резервный насос марки К290/18. (Q=290м³/ч, Н=18м)

Расход воды по одной линии:

(1.21)

Диаметр трубы определяется по справочным таблицам, исходя из допустимых скоростей, значения которых по СНиП составляет

u = 1,2 – 2 м/с, или вычисляется по формуле:

По ГОСТ 10704–91 принимаем стальную трубу с наружным диаметром D_нар = 273 мм и толщиной стенки δ = 6 мм. Внутренний расчетный диаметр

Фактическая скорость воды:

(1.22)

Расчет потерь напора выполняется для двух режимов работы: нормального и аварийного. Длина всасывающей линии 3 м. Общая потеря напора на расчетном участке при нормальном режиме (работают все линии)

h = h_дл + h_м(1.23)

Потери напора по длине можно определить по формуле Дарси-Вейсбаха:

; (1.24)

м;

Местные потери напора определяют по формуле:

(1.25)

В число местных сопротивлений входят:

- сужающий переход ( =0,25);

- колено ( =1);

- поворот на 90⁰ ( =0,5)

- задвижка ( =1).

Общая потеря напора:

При аварийном режиме принимается, что одна из линий выключена, на допустимое снижение общей производительности, которая в данном случае

составляет

м³/с;

где - допустимое значение снижения производительности, принимаемое по СНиП и обычно составляющее 0,3 (СНиП допускает снижение производительности при авариях до 70% от расчетной).