Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Основные параметры насосов




ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ.

КУРС ЛЕКЦИЙ

 

Минск 2016


УДК 532+614.842.65(075.8)

ББК 30.1233я73

 

Рекомендовано к изданию экспертной редакционно-издательской группой
научно-методического совета Государственного учреждения образования
«Командно-инженерный институт» МЧС Республики Беларусь.

 

Авторы:

Стриганова М.Ю., доцент кафедры, к.т.н, доцент;

Волчек Я.С., старший преподаватель кафедры

 

Рецензенты:

Пармон В.В., начальник кафедры ЛЧС, к.т.н., доцент;

Смиловенко О.О., доцент кафедры ПАСТ, к.т.н., доцент

Противопожарное водоснабжение. Курс лекций /М.Ю.Стриганова, Я.С.Волчек// – Минск: КИИ, 2016. – 124 с.

ISBN

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии с учебной программой по дисциплине «Противопожарное водоснабжение» в рамках подготовки специалистов по специальности 1-94 02 72 «Инжиниринг безопасности объектов строительства».

Рассматриваемые методы расчетов позволят сформировать необходимые представления о системе пожарной безопасности объекта по части водоснабжения и тех составляющих, которые на стадии проектирования объета позволят снизить как вероятность возникновения пожара на объекте, так и величину ожидаемого материального ущерба

Пособие предназначено как для инженерно-технических работников осуществляющих проектирование, строительство и эксплуатацию систем противопожарного водоснабжения объектов различного назначения, так и для специалистов Министерства по чрезвычайным ситуациям в области надзорно-профилактической деятельности.

 

УДК 532+614.842.65(075.8)

ББК 30.1233я73

 

© Стриганова М.Ю., Волчек Я.С., 2016 © Государственное учреждение образования «Командно-инженерный институт» МЧСРеспублики Беларусь, 2016  

 


ISBN


 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 5

Глава 1 Насосы и насосно-рукавные системы 6

1.1 Насосы и их основные параметры 6

1.1.1 Классификация насосов, основные рабочие параметры

и характеристики 6

1.1.2 Принцип действия центробежного насоса 11

1.1.3 Высота всасывания насосов 12

1.1.4 Рабочая точка насоса. Параллельная и последовательная

работа насосов 15

1.1.5 Струйный насос 18

1.2 Насосно–рукавные системы 21

Глава 2 Нормирование систем противопожарного водоснабжения 28

2.1 Классификация систем водоснабжения 28

2.2 Расчетные расходы воды 31

2.2.1 Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды 32

2.2.2 Расход воды на противопожарные нужды 33

2.3 Требуемое гидростатическое давление 34

2.4 Наружный водопровод 35

2.4.1 Схемы противопожарного водоснабжения населенных

пунктов и промышленных предприятий 35

2.4.2 Требуемое гидростатическое давление в наружном

водопроводе 45

2.4.3 Обеспечение надежности работы системы водоснабжения 47

2.5 Противопожарные водопроводы высокого давления 61

2.5.1 Область применения 61

2.5.2 Устройство водопроводов высокого давления 62

2.5.3 Нормативные требования к водопроводам высокого давления 63

Глава 3 Безводопроводное противопожарное водоснабжение 67

3.1 Область применения. Нормативные требования 67

3.2 Естественные водоемы 68

3.3 Искусственные пожарные водоемы и резервуары 71

Глава 4 Внутренний водопровод зданий 74

4.1 Классификация и схемы внутренних водопроводов.

Требуемые расходы и напоры воды 74

4.1.1 Классификация внутреннего водопровода 74

4.1.2 Требуемые напоры воды во внутреннем водопроводе 75

4.1.3 Схемы внутреннего водопровода 77

4.1.4 Трассировка внутренней водопроводной сети 80

4.1.5 Противопожарные требования к устройству

внутреннего водопровода 82

4.2 Противопожарные водопроводы высотных зданий, культурно-

зрелищных сооружений и производственных зданий большой площади 85

4.2.1 Противопожарные водопроводы высотных зданий 85

4.2.2 Противопожарные водопроводы культурно-

зрелищных сооружений 88

4.2.3 Противопожарные водопроводы производственных

зданий объемом более 50 000 м3 и площадью более 10 га 91

Глава 5 Инженерные расчеты водопроводных распределительных

сетей систем водоснабжения 93

5.1 Гидравлический расчет наружной водопроводной сети систем

водоснабжения 93

5.1.1 Гидравлический расчет тупиковой (разветвленной)

наружной водопроводной сети 94

5.1.2 Гидравлический расчет кольцевой наружной

водопроводной сети 95

5.2 Расчет допустимых расстояний между пожарными гидрантами 98

5.3 Гидравлический расчет внутренней водопроводной сети 100

Глава 6 Рассмотрение проектов и приемка в эксплуатацию

систем противопожарного водоснабжения 104

6.1 Рассмотрение проектов систем противопожарного водоснабжения 104

6.1.1 Рассмотрение проектов наружного противопожарного

водоснабжения 104

6.1.2 Рассмотрение проектов внутреннего противопожарного

водоснабжения 107

6.2 Методика приемки в эксплуатацию противопожарного

водоснабжения 108

6.2.1 Гидравлические испытания наружной водопроводной сети 109

6.2.2 Гидравлические испытания внутренней водопроводной

сети 111

Список использованной литературы 113

 

 


Введение

 

Непрерывное развитие пожаро-и взрывоопасных объектов промышленности, увеличение площадей и этажности производственных, административных, общественных и жилых зданий требуют профессионального подхода к решению проблемы повышения эффективности использования воды, ее рациональной подачи и распределения.

Системы противопожарного водоснабжения представляют собой комплекс сложных технических устройств, обеспечивающих безопасность людей, технологического оборудования и материальных ценностей.

Надежная работа многофункциональных систем водоснабжения является важным условием бесперебойного водообеспечения пожарной техники и снижения ущербов от пожаров. Эта система представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, обеспечивающих выполнение заданных функций несколькими различными способами, отличающимися уровнями качества функционирования системы. Деление системы на элементы в зависимости от способа выполнения заданной требованиями задачи в полной мере определяют состав элементов, одновременно выполняющих поставленную цель.

Содержание пособия направлено на решение теоретических и практических задач противопожарного водоснабжения для обеспечения противопожарной защиты объектов.

В пособии рассматриваются методы определения расчетных расходов воды на нужды пожаротушения, основы выбора и проектирования систем и схем водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. Приведены назначение, область применения сооружений, конструктивные особенности сооружений и устройств подачи и распределения воды. Даны методики их расчета и проектирования, снабженные необходимыми справочными материалами и ссылками на необходимую нормативно-справочную литературу.



Глава 1

НАСОСЫ И НАСОСНО-РУКАВНЫЕ СИСТЕМЫ

Классификация насосов, основные рабочие параметры и характеристики

Классификация насосов

Насос– гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. [7, 13, 19, 29, 32]. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обуславливает ее перемещение. Насосы являются одним из наиболее распространенных видов машин, причем их конструктивное разнообразие чрезвычайно велико.

Насосы классифицируются по ряду признаков. По характеру силового воздействия на жидкость насосы подразделяются на две группы объемные, в которых преобладают силы давления и динамические, в которых преобладают силы инерции (таблица 1.1).

 

Таблица 1.1 – Классификация насосов

Динамические насосы
лопастные трения
Центробежные Осевые Диагональные Вихревые Струйные Эрлифты Шнековые Дисковые
Объемные насосы
возвратно-поступательные роторные (вращательные)
Поршневые Плунжерные Диафрагменные Шестеренные Винтовые Шиберные

 

Объемные насосы (рисунок 1.1) используются для перекачки вязких жидкостей. В этих насосах одно преобразование энергии – энергия двигателя непосредственно преобразуется в энергию жидкости (механическая Þ кинетическая + потенциальная). Это высоконапорные насосы, они чувствительны к загрязнению перекачиваемой жидкости. Рабочий процесс в объемных насосах неуравновешен (высокая вибрация), поэтому необходимо создавать для них массивные фундаменты. Подача объемного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями за счет возвратно-поступательного движения рабочего органа. Они работают по принципу вытеснения жидкости из камеры за счет уменьшения ее объема. Большим плюсом таких насосов можно считать способность к сухому всасыванию (самовсасыванию).

а б в

 

а – винтовой; б – шестеренный; в - поршневой

Рисунок 1.1 – Объемные насосы

 

Для динамических насосов (рисунок 1.2) характерно двойное преобразование энергии (1 этап: механическая Þ кинетическая + потенциальная; 2 этап: кинетическая Þ потенциальная). В динамических насосах можно перекачивать загрязненные жидкости, они обладают равномерной подачей и уравновешенностью рабочего процесса. Жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами. В отличие от объемных насосов они не способны к самовсасыванию.

а б в

 

а –центробежный; б – осевой; в – вихревой

Рисунок 1.2 – Динамические насосы

 

Конструкция исполнения насосов различных типов определяется в основном видом из рабочих органов. Кроме классификации, приведенной в таблице 1.1, существует также разделение насосов: по виду перекачиваемой жидкости; по характеру соединения рабочей камеры с входом и выходом из насоса (насосы с периодическим соединением (объемные насосы) и постоянным соединением входа и выхода (динамические насосы)); по ряду конструктивных признаков (таблица 1.2); по виду привода и по другим классификационным признакам.

Таблица 1.2 – Классификация по общим конструктивным признакам

1. По направлению оси расположения, вращения или движения рабочих органов Горизонтальный
Вертикальный
2. По расположению рабочих органов и конструктивных опор Консольный
Моноблочный
С выносными опорами
С внутренними опорами
3. По расположению входа в насос С боковым входом
С осевым входом
4. По числу ступеней и потоков Одноступенчатый
Двухступенчатый
Многоступенчатый
Однопоточный
Двухпоточный
Многопоточный
5. По требованиям эксплуатации Обратимый
Реверсивный
Регулируемый
Дозировочный

 

Несмотря на большие различия в принципе действия, конструкции насосов всех типов, включая насосы, применяемые в системах водоснабжения, должны удовлетворять требованиям, к числу которых в первую очередь относятся:

– надежность и долговечность работы;

– экономичность и удобство эксплуатации;

– изменение рабочих парметров при условии сохранения высокого коэффицента полезного действия;

– минимальные размеры и масса;

– удобство монтажа и демонтажа.

Выбор типа насоса в каждом конкретном случае производится с учетом его эксплуатационных и конструктивных качеств, наиболее полно удовлетворяющих технологическому назначению рассматриваемой системы.

 

Основные параметры насосов

 

Основными параметрами насосов, определяющими диапазон изменения режимов работы насосной системы, состав ее оборудования и конструктивные особенности, являются подача Q, напор H, мощность N и коэффициент полезного действия η.

Объемная подача насоса Q – объем жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Подача насоса зависит от геометрических размеров насоса и скорости движения его рабочих органов, а также от гидравлических сопротивлений трубопроводов, связанных с насосом.

Идеальная подача насоса Q ид– это сумма подачи насоса Q и объемных потерь в насосе D Q y (для центробежного насоса – это переход воды из области высокого в область низкого давления через зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса, через отверстия в рабочем колесе и т.д.):

 

Qид = Q + D Qy. (1.1)

 

Напор насоса Н – это разность полных удельных энергий на выходе из насоса и на входе в него, выраженная высотой столба перекачиваемой жидкости. Напор насоса связан с давлением р насоса зависимостью:

 

, (1.2)

 

где r – плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения.

Для пояснения физического смысла напора рассмотрим схему работы насоса по перекачиванию жидкости из открытого водоема в резервуар (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Схема насосной установки

 

Согласно уравнению Бернулли полная удельная энергия перекачиваемой жидкости во всасывающей полости (в сечении II) относительно плоскости I равна

 

, (1.3)

 

где НS – высота всасывания насоса;

pII – абсолютное давление в сечении II;

vII – средняя скорость в сечении II.

Полная удельная энергия перекачиваемой жидкости после насоса (в сечении III) относительно плоскости I равна

 

, (1.4)

 

где НS – высота всасывания насоса;

Н0 – расстояние между точками установки манометра и мановакуумметра;

pIII – абсолютное давление в сечении III;

vIII – средняя скорость в сечении III.

Напор, создаваемый насосом, равен разности значений полной удельной энергии перекачиваемой жидкости до и после насоса

 

.

 

 

Так как манометр показывает избыточное давление над атмосферным

 

pман = pIII – pат, (1.5)

 

а мановакуумметр – недостаточное давление по отношению к атмосферному, причем меньшее, чем атмосферное

 

pвак = pат – pвс, (1.6)

 

то уравнение Бернулли примет вид:

 

. (1.7)

 

Значит в рассматриваемом случае полный напор, развиваемый насосом, определяется суммой показаний манометра и мановакуумметра, выраженных в метрах столба жидкости, а также разностью кинетической энергии жидкости после и до насоса.

В случае если пожарный автомобиль установлен на гидрант, насос работает с подпором

 

. (1.8)

 

Полезная (эффективная) мощность насоса Nп – мощность, которая затрачивается на перекачивание жидкости расходом Q и на ее подъем на высоту, соответствующую напору Н. Она затрачивается на полезную (без учета потерь) работу, связанную с перекачиванием жидкости, поэтому ее также называют мощностью

 

Nп = ρ × g× Н× Q = p·Q, (1.9)

 

где ρ – плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения;

р – давление, создаваемое насосом.

В действительности мощность N, потребляемая насосом, больше полезной, так как часть мощности теряется

 

Nп = η × N = hо× hг × hм × N, (1.10)

 

где η – полный коэффициент полезного действия (КПД) насоса;

hо– объемный КПД, учитывающий объемные потери мощности в насосе (потери вследствие утечек жидкости через зазоры в щелевых уплотнениях насоса и отверстия в рабочем колесе) и равный отношению подачи насоса к его идеальной подаче:

 

hо =Q/Q+ D Q=Q/Qид, (1.11)

 

где hг– гидравлический КПД, учитывающий гидравлические потери мощности в насосе (потери на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе) и равный отношению напора насоса Н к сумме напора насоса и потерь напора внутри насоса:

 

hг = Н/(Н+∑hп. нас) = Н / Н т, (1.12)

 

гдеhм– механический КПД, учитывающий механические потери мощности в насосе (в подшипниках, уплотнениях, в механизме насоса):

 

hм =(N–Nm)/N, (1.13)

 

где N m – механические потери мощности в насосе.

Численные значения КПД насоса меняются в зависимости от его конструкции. У современных насосов hг = 0,9¸0,95, hо = 0,95¸0,98, hм= 0,9¸0,97. Максимальные значения КПД серийно выпускаемых крупных насосов достигают 0,9¸0,92, малых – 0,6¸0,75. Для насосов, устанавливаемых на пожарной технике, максимальное значение полного КПД равно 0,6…0,7.

 

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...