Луганской народной республики

Министерство ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Лгу им. в.даля

Институт гражданской защиты

КАФЕДРА «техносферная безопасность»

 

 

 

                                                        

 

 

А.Т. Павленко

С.Н. Щукин

 

 

Методические указания

К выполнению контрольной работы

по дисциплине «Гидравлика специальных машин»

для студентов направления подготовки

Техносферная безопасность»

 

 

Луганск - 2020

 

    УДК 631.372. 001.2(076)

 

Павленко А.Т., Щукин С.Н.,- Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Гидравлика специальных машин» для студентов направления подготовки 20.03.01 - «Техносферная безопасность»– Луганск, ГОУ ВО ЛНР ЛГУ им. В.ДАЛЯ, 2020. – 30 с.

 

        

 

Данные методические указания для выполнения контрольной работы по расчету сети водоснабжения разработаны на основе анализа и обобщения передовых методов обучения, а также соответствующих методических рекомендаций.

    Методические указания содержат: 30 с., 2 рисунка, 5 таблиц,

 3 Приложения.

 

Рецензент:

 

    Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры “Техносферная безопасность”, протокол № ___ от __________ г.

 

Рассмотрено и утверждено на заседании методической комиссии Института гражданской защиты, протокол № __ от __________ г.

 

    Рассмотрено и рекомендовано к печати ученым советом Института гражданской защиты, протокол № __ от __________ г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение ………………………………………………	4
1	Расчет распределительной части водопроводной сети	10
1.1	Исходные данные ……………………………………………	10
1.2	Суточный график водопотребления, удельный путевой расход и секундные расходы по секторам ………………	11
1.3	Определение расчетных расходов и диаметров труб на участках водопроводной сети………………………………	13
1.4	Определение высоты установки бака водонапорной башни	15
1.5	Определение потребной емкости бака водонапорной башни …………………………………………………………	16
2	Расчет напорного водопровода и подбор насоса …	17
2.1	Расчет напора и производительности насоса ………………	17
2.2	График работы насоса на сеть и обоснование правильности выбора марки насоса …………………………………………	18
2.3	Допустимая высота установки насоса над уровнем воды в источнике водоснабжения …………………………………	21
2.4	Расчет мощности электродвигателя привода насоса, вал которого соединяется через жесткую муфту ………………	22
3	Краткие сведения по эксплуатации центробежных      насосов…………………………………………………	23
3.1	Указания по пуску и остановке насосов и уходу  за ними ………………………………………………………	23
3.2	Возможные неполадки в работе центробежных насосов …	24
3.3	Регулирование работы насоса ………………………………	25
	Литература …………………………………………………	26
	Приложение 1 ………………………………………………	27
	Приложение 2 ………………………………………………	28
	Приложение 3 ………………………………………………	29

ВВЕДЕНИЕ

 

    Первостепенное значение приобрели задачи значительного улучшения качества водохозяйственного и мелиоративного строительства, осуществление которых позволят повысить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить прочную кормовую базу животноводства, повысить его продуктивность. В решении этой проблемы важное значение имеет водоснабжение животноводческих ферм. Оно дает возможность наиболее рационально использовать корма, улучшать санитарно - гигиеническое состояние животных и помещений, повысит производительность труда рабочих на фермах, облегчит их труд.

    Централизованное водоснабжение поселков улучшит быт людей, все больше приближая его к городским условиям.

    Настоящие методические указания составлены с целью помочь студентам факультета механизации сельского хозяйства разобраться в практическом решении задач по расчету сети водоснабжения сельского населенного пункта.

    Материал изложен в виде схемы расчета сети водоснабжения с освещением основных вопросов. Для более детального ознакомления с отдельными вопросами и частными случаями необходимо использовать дополнительную литературу согласно ссылкам в тексте.

    Пояснительная записка выполняется на листах писчей бумаги формата А-4 и подшивается в скоросшиватель. Графики выполняются на листах миллиметровой бумаги формата А-4.

    Титульный лист оформляется согласно образцу, представленного в Приложении 1. Расчетно-графическая работа должна состоять из разделов и подразделов, указанный в «Структуре и содержании РГР» (Приложение 2).

 

ВОДА - ИСТОЧНИК ЖИЗНИ

        

    Вода - один из величайших даров природы - занимает особое место среди богатств планеты: она незаменима. Иссякнут запасы металлов - может быть удастся обойтись пластмассами; не хватит растительных и животных белков - научатся получать синтетические. Вода же будет необходима во все века и всюду, где существуют земные формы жизни.

    Бурный технический прогресс ХХ в. повлек за собой интенсивное использование водных ресурсов. Вода становится одним из самых дефицитных даров природы. Все чаще с тревогой отмечается обозначающийся разрыв между быстро увеличивающимся спросом на пресную воду и возможностями его удовлетворения. Проблема обеспечения водопотребителей пресной водой стала одной из острейших. Перед некоторыми промышленно развитыми странами в обозримой перспективе стоит угроза полного истощения водных ресурсов. Поэтому решение этой проблемы является важной государственной задачей и сводится к плановому, комплексному и рациональному использованию и охране водных ресурсов от загрязнения и истощения.

        

СКОЛЬКО ВОДЫ НА ПЛАНЕТЕ?

 

    Около 96,5% поверхностных вод нашей планеты принадлежит мировому океану, а 3,5% - внутренним водоемам и водотокам, т.е. озерам, водохранилищам и рекам.

    Новейшие измерения, выполненные океанологами, показали, что объем Мирового океана равен 1338 млн.км³.

    Объем воды, аккумулированной в ледниковых покровах Антарктиды и Арктики, оценивается внушительной цифрой - 24 млн. км³. Недаром, говоря о водном балансе будущего, люди с надеждой смотрят на эту огромную кладовую, где сосредоточено 69% всех земных пресных вод.

    Объем подземных вод установить довольно трудно, так как неизвестна их нижняя граница. Ориентировочно, он оценивается в 24,3 млн.км³.

    Объем воды в руслах рек измерить практически невозможно, тем более, что он постоянно меняется и сильно колеблется в зависимости от сезона. Однако гидрологи располагают косвенными, но достаточно надежными приемами подсчета. Они определили, что в руслах всех рек мира при среднем уровне одновременно содержится около 2120 км³ воды. За год реки несут в океан около 45 тыс.км³ воды. Это не так уж много, если учесть, что один лишь Байкал содержит 23 тыс., а Великие Американские озера 24 тыс. км³. Таким образом, годовой сток всех рек мира примерно в два раза больше объема Байкала или Великих Американских озер.

    В гидрографической сети все большую роль играют искусственные водоемы - водохранилища и речные моря. Запасы воды всех водохранилищ мира составляют 2300 км³.

    Озерные резервуары содержат 176 тыс., а в атмосфере в виде водяного пара сосредоточено 12,9 тыс. км³ воды. Наконец, вода есть в живых организмах; ее ориентировочный объем - 1120 км³.

    Приведенные данные характеризуют общие запасы воды на Земле, т.е. основной водный потенциал.  

 

ПРЕСНАЯ ВОДА – БЕСЦЕННОЕ БОГАТСТВО НАРОДА

 

    Основным источником пресной воды на территории Украины являются реки Днепр, Днестр, Северский Донец, Южный и Западный Буг, Дунай с притоками Тиса и Прут, а также малые реки, относящиеся к бассейнам Черного и Азовского морей.  

    Формирование ресурсов поверхностных вод происходит главным образом за счет атмосферных осадков. В средний по водности год с территории Украины в реки стекает около 16 % среднегодового количества стока, или в среднем 50 км³.

    Более 250 км³ осадков задерживается и в дальнейшем расходуется на испарение из почвы и растениями, на фильтрацию и питание глубоких артезианских горизонтов и частично из шахтных колодцев и скважин на нужды населения.

    Водность рек зависит от количества атмосферных осадков, что обусловливает значительную многолетнюю неравномерность стока. В многоводные годы водность рек Украины увеличивается на 50-60 %, а в маловодные – снижается на 40-60 %. Например, среднемноголетний сток Днепра равен 52 км³; в маловодном 1921 г. он составил 22,4, а в многоводном 1933 г. – 83 км³. В связи с такой неравномерностью стока в основу водохозяйственных расчетов количества воды, необходимой для обеспечения населения и промышленности, берется сток реки, наблюдающийся в маловодном году (95 % обеспеченности), который может иметь место раз в 20 лет.

    Формирующийся не территории Украины сток в основном сосредоточен в малых реках. В Украине насчитывается 22 тыс. малых рек общей протяженностью около 100 тыс. км.

    В обеспечении водой населения и отраслей народного хозяйства Украины значительная роль принадлежит водохранилищам. Примерно половина годового стока рек приходится на период весеннего половодья. Регулирование весеннего половодья. Регулирование весеннего паводкового стока и аккумулирование его в водохранилищах дало возможность обеспечить водой население, промышленность и энергетику Донбасса и Кривого Рога, крупных городов и курортов Крыма, а также сельское хозяйство и оросительные системы юга Украины.

    Теперь из бассейна Днепра осуществляется переброска воды в соседние бассейны рек Северского Донца, Ингульца и в Крым, где собственных водных ресурсов недостаточно для обеспечения нужд населения и народного хозяйства. С этой целью построены водоводы и каналы Северский Донец – Донбасс, Днепр – Кривой Рог, Ингулецкий, Северо-Крымский и др. Завершилось строительство первой очереди канала Днепр – Донбасс для подачи воды в Донецкую, Харьковскую и Луганскую области. Строится водовод из канала Днепр – Донбасс до Харькова и вторая очередь канала Днепр – Донбасс, водовод Днепр – Западный Донбасс и др. После ввода в действие канала Днепр – Донбасс использование стока Днепра будет осуществляться на 70 % территории Украины. Благодаря водохранилищам, построенным на Днепре, создана возможность зарегулирования речного стока в маловодные годы.

    Подземные воды Украины представляют наиболее ценный вид водных ресурсов, так как они лучше защищены от загрязнения по сравнению с поверхностными водами и по качеству наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к источникам питьевого водоснабжения. Поэтому предусматривается использовать их в первую очередь для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд населения. В стране пока используется 30 % прогнозных ресурсов подземных вод.

 

СТРАНА ИСПЫТЫВАЕТ ЖАЖДУ

Еще десятки лет назад, наверное, никто всерьез не поверил бы, что жажду испытывать могут не только люди, животные или растения, но и промышленность, города и страны. А теперь индустриальная «жажда» - одна из главных проблем, которые человечеству предстоит решить в первую очередь.

    Возможно ли такое? Ведь кругом нас так много воды! Но оказывается, что пресной воды, которая участвует в постоянном круговороте, переходя из рек и морей в облака и падая дождем и снегом на землю, совсем немного.

    Особенно мало ее в южных районах страны, Мало потому, что увеличивается население, интенсивно развивается народное хозяйство, а это связано с быстрым ростом водопотребления. Все больше воды требуют поля и сады.

    Обеспечение населения водой занимает особое место в использовании водных ресурсов. На хозяйственно-питьевые цели расходуется примерно 10 % общего водопотребления. В Основах водного законодательства Украины подчеркивается, что водные ресурсы используются, прежде всего, для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения. При этом обязательными являются обеспечение бесперебойного водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

    Сельское хозяйство всегда будет крупным водопотребителем. Чтобы представить себе потребность в воде этой отрасли народного хозяйства, достаточно напомнить, что прежде чем в магазине появится банка консервов из овощей или фруктов, на нее будет истрачено 40 литров воды. Только для производства суточной нормы пищевых продуктов в расчете на одного человека требуется не менее 6 м³ воды. Много воды требует животноводство.

    Большое количество воды поглощают растения. Чтобы получить 1 т сахара, пшеницы, риса, хлопка, нужно, соответственно 1000, 2000, 8000, 10000 м³ воды. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение их площади во всем мире. Составляя лишь 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции всей планеты; с них можно снимать до 3-4 урожаев в год.

    Дальнейшее развитие орошения в южных и засушливых юго-восточных районах – залог высоких и устойчивых урожаев.

    По прогнозным оценкам в ближайшие 15-20 лет суммарные потребности в воде возрастут в 2-2,5 раза. Увеличится количество сточных вод и одновременно возрастут требования к чистоте воды. Следовательно, охрана водоемов от загрязнения и истощения стала актуальной проблемой современности.

 

Центробежных насосов

 

 

Регулирование работы насоса

 

    Сущность регулирования работы насоса заключается в изменении напора и производительности насосной установки при колебаниях расхода воды в водопроводной сети. Изменение производительности и напора насоса осуществляется путем изменения характеристики трубопровода, т.е. смещения рабочей точки насосной установки.

    Регулирование работы насоса достигается применением следующих способов:

- уменьшением диаметра рабочего колеса D;

- дросселированием, т.е. изменением степени открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе;

- изменением числа оборотов насоса с помощью гидромуфт или асинхронных электродвигателей с переменным числом оборотов;

- поворотом лопастей направляющего аппарата;

- перепусканием части воды из нагнетательного трубопровода во всасывающий.

Применение гидромуфт усложняет обслуживание насосного агрегата, кроме того, гидромуфты не позволяют изменять число оборотов в значительных пределах. Однако этот способ регулирования значительно экономичнее дросселирования.

Число оборотов асинхронных электродвигателей можно изменять на 30-40% против нормального путем установки специальных реостатов. Однако этот способ не нашел широкого применения из-за снижения к.п.д. установки.

Способ регулирования путем поворота лопастей направляющего аппарата является наиболее совершенным, так как в этом случае к.п.д. установки не снижается.

В сельскохозяйственном водоснабжении и водопроводных системах регулирование производительности обычно осуществляется с помощью так называемых напорно-регулирующих резервуаров. Подача воды в течение суток может быть равномерной или ступенчатой. В те часы, когда производительность насосов превышает потребляемый расход воды, излишек ее поступает в напорный резервуар (в башню), а когда производительность насосов меньше, чем расход воды из сети, дефицит ее подается из напорного резервуара. Таким образом, напорный резервуар, создающий необходимый напор в сети, является также регулирующим резервуаром (см. выше) [2,6].

 

Литература

1. Вода в природе и технике / Колобанов С.К., Колобанова Е.С., Белый Л.М. - Киев: Будівельник. - 136с.

2. Дідур В.А., Савченко О.Д., Пастушенко С.І., Мовчан С.І. Гідравліка, сільськогосподарське водопостачання та гідропневмопривод. - Запоріжжя: Прем’єр, 2005. – 464 с.

3. Костюченко Э.В., Лаптев В.И., Холодок Л.А. Практикум по гидравлике и гидромеханизации сельскохозяйственных процессов: Учеб. пособие / Мн.: Ураджай, 1991. - 272с.

4. Насосы. Каталог - справочник. М.-Л., 1960.

5. Палишкин Н.А. Гидравлика и сельскохозяйстенное водоснабжение. – М.: Агропромиздат, 1990. – 351 с.

6. Часовской В.П., Лангазов В.Н. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы сельскохозяйственной техники: Специальный курс. – Луганск: Знание, 2003. – 336 с.

Приложение 1

Пример оформления титульного листа

 

Министерство ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Лгу им. В. ДАЛЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Введение

Министерство ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛНР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Лгу им. в.даля

Институт гражданской защиты