Аналитическое определение водоотдачи

Водоотдачей называют наибольший расход воды на пожаротушение, который можно получить в наиболее удаленной от насосной станции точке водопроводной сети.

Если сеть является объединенным хозяйственно-противопожарным водопроводом, то водоотдачу следует определять в час максимального водопотребления.

Если параметры сети (диаметр, длина, материал труб участков) и насосов, работающих на сеть, известны, то водоотдачу можно определить следующим образом (рис. 8.1): строится характеристика сети (для объединенного водопровода при различных расходах воды на пожаротушение) по формуле

Н _с = К (h _вод + h _с) + Z + H _св, (8.1)

где К – коэффициент, учитывающий потери напора в соединительных частях и арматуре, К = 1, 1 – 1, 2; h _вод, h _с – соответственно потери напора в водоводах и сети при пожаре, м; Z – разница геодезических отметок поверхности земли в наиболее удаленной точке и наинизшего уровня воды в резервуарах чистой воды (если они есть) при пожаре, м; H _св – свободный напор в наиболее удаленной точке, м (H _св> 10 м). Строится основная характеристика сети и насоса I (или насосов) Q – Н. Точка А пересечения характеристик сети и насоса (рис. 8.1) соответствует водоотдаче. Для объединенного водопровода

Q _м = Q _х.п + Q _пож, (8.2)

где Q _х.п – расход на хозяйственно-производственные цели в час максимального водопотребления, л/c; Q _пож – расход воды на пожаротушение, то есть водоотдача, л/c.

H _м

Рис. 8.1. Рабочая точка насоса:

А – рабочая точка насоса (Q _м водоотдача); 1 – характеристика насоса;

2 – характеристика сети

Для определения водоотдачи можно воспользоваться приближенной методикой. В ней приняты следующие допущения:

1) напор в магистральной линии считается постоянным;

2) напор перед гидрантами на одной линии принимается одинаковым.

1. С односторонним подводом воды (рис. 8.2, а)

Введем обозначения: Н _м – напор в магистральной линии, м; Н _г – напор перед гидрантом, м; Н _н – напор во всасывающей линии насоса, м; Q_пож – водоотдача, л/c; Q _г – водоотдача одного гидранта, л/c; s – сопротивление системы отбора, (с/л)² м; s = s _г + s _к + s _р – для водопровода низкого давления; s = s _г + s _к + s _р.л + s _ст – для водопровода высокого давления. Здесь s _г, s _к, s _р, s _р.л, s _ст – соответственно, сопротивление гидранта, колонки, всасывающих рукавов, рукавных линий, ствола, (с/л)²м; l – длина трубопровода, на котором установлены гидранты, м; А – удельное сопротивление трубопровода, (с/л)²; n – количество гидрантов; Z – высота расположения всасывающего патрубка насоса над землей – для водопровода низкого давления или высота расположения ствола – для водопровода высокого давления, м.

Потери напора в системе отбора:

sQ _г ² = Н _г – Н _н – Z. (8.3)

Напор перед гидрантом:

Н _г = Н _м – АlQ². (8.4)

При этом Q = Q _пож + Q _х.п. (8.5)

Q _пож = nQ _г. (8.6)

Обозначим Q _х.п / Q _пож = k. (8.7)

Из соотношений (8.3), (8.4), (8.5) получается

, (8.8)

. (8.9)

При k = 0, то есть в том случае, когда весь расход воды можно использовать на пожаротушение,

; (8.10)

. (8.11)

2. С двусторонним подводом воды (рис. 8.2, б)

Если или (см. рис. 8.2, а).

Двусторонний подвод возможен, если .

В этом случае приближенно можно записать

. (8.12)

С учётом соотношений (8.3), (8.5), (8.6), (8.7) получается:

, (8.13)

. (8.14)

При k = 0 , (8.15)

. (8.16)

Максимальное количество гидрантов, которое может быть использовано на данном участке сети, можно определить из соотношений, полученных из уравнений (8.3), (8.4), (8.5), (8.6) и из (8.3), (8.5), (8.6), (8.12) для участков сети с односторонним и двусторонним подводом воды:

а) с односторонним подводом воды

; (8.17)

б) с двусторонним подводом воды:

. (8.18)

Рис. 8.2 Схемы подвода воды в гидранты: а) односторонний подвод воды; б) двусторонний подвод воды

При сравнении формул (8.17) и (8.18) видно, что при прочих равных условиях количество гидрантов, которое может быть использовано на участках сети с двусторонним подводом воды, в 2, 8 раза больше, чем с односторонним. В вышеприведенных формулах следует принимать Н _н > 3 м – при использовании мягких всасывающих рукавов. В остальных случаях Н _н = 0. В формулах (8.17) и (8.18) значение Н _г определяется из соотношения (8.3) при заданном расходе Q _г. При Н _м > 10 м приближенно можно принимать Н _г = 10 м.