thiết kế một trạm bơm cấp II cho 1 thành phố nhỏ có nhu cầu dùng nước là Q = 45000 m3/ngày đêm

thiết kế một trạm bơm cấp II cho 1 thành phố nhỏ có nhu cầu dùng nước là Q = 45000 m3/ngày đêm

Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt Chương 1 Giới thiệu chung Cũng như không khí và ánh sáng, nước không thể thiếu được trong đời sống con người. Trong quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất nước có vai trò rất quan trọng. Nước sạch là một trong những nhu cầu cơ bản nhất trong đời sống hành ngày của mọi người. Ngày nay nước trở thành 1 đòi hỏi bức bách trong việc bảo vệ sức khỏe và cải thiện điều kiện sinh hoạt cho nhân dân, cũng như trong công cuộc hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước. Trong các khu dân cư, nước phục vụ cho mục đích sinh hoạt cho người dân. Ngoài ra, nước còn đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, phục vụ cho hàng loạt mục đích khác nhau. Cung cấp nước, thoát nước và vẹ sinh môi trường là nhu cầu không thể thiếu của mọi người, mọi quốc gia trên thế giới. Ở nước ta, sự phân bố các nguồn tài nguyên nước không đồng đều giữa các vùng, nơi có nước dồi dào, nơi khan hiếm. Vì vậy việc sử dụng nước ở các vùng có đặc điểm riêng. Đây là vấn đề cấp bách cho mọi ngành, đặc biệt là ngành cấp nước. Thiết kế một hệ thống phân phối mạng lưới tiêu thụ phù hợp cho từng vùng, từng thời điểm sử dụng nước là quan trọng và tất yếu. Công trình được giới thiệu sau đây là “Trạm bơm cấp nước” nhằm đáp ứng phần nào những yêu cầu trên. Trạm bơm cấp nước (trạm bơm cấp II) có nhiệm vụ đưa nước đã xử lý từ bể chứa nước sạch vào mạng lưới tiêu dùng. Chế độ dùng nước trên mạng lưới không điều hòa, có sự chênh lệch tùy từng giờ trong ngày và số lượng máy bơm hoạt động cũng khác nhau. Trạm bơm cấp II làm việc theo chế độ bậc thang, chế độ không điều hòa tùy theo chế độ dùng nước trên mạng. Chế độ này phụ thuộc vào lượng nước cấp cho khu dân cư, xí nghiệp, nhà máy. Để điều hòa sự chênh lệch này, trên mạng còn có 1 công trình là đài nước (tháp nước). Đài nước có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng giữa trạm bơm cấp II và mạng lưới tiêu dùng. Ngoài ra đài nước còn phải chứa thêm lượng nước dự trữ cho chữa cháy. Tuy nhiên, để xác định chế độ làm việc của trạm bơm cấp II2 và dung tích của đài nước, phải tính được trạm bơm cấp I (lưu lượng, số máy bơm,…) và bể nước. Bể nước chứa nước sạch có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước giữa trạm bơm cấp I và trạm bơm cấp II. Ngoài ra nó còn dự trữ lượng nước chữa cháy (trong 3h), nước dùng vệ sinh cho các trạm bơm… Trong đồ án cấp II này ta sẽ thiết kế một trạm bơm cấp II cho 1 thành phố nhỏ có nhu cầu dùng nước là Q = 45000 m 3 /ngày đêm. 1 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt Chương 2 Số liệu thiết kế 2.1. Các thông số ban đầu: Q ngđ = 45000 (m 3 /ngđ) K = 1,4 L = 230 (m) ∆H = 24 (m) 2.2. Trạm bơm cấp I: 2.2.1. Lưu lượng trạm bơm cấp I: Trạm bơm cấp I hoạt động theo chế độ điều hòa nên ta có thể xác định được lưu lượng của trạm bơm trong 1 giờ (lưu lượng các giờ đều nhau): 24 %100 ngđ Q = 4.167 ≈ 4.17%  Q trạm = 4.17% x 45000 = 1876.5 (m 3 /h) = 521.25 (l/s) Với lưu lượng trên, dự kiến dùng 1 máy bơm công tác và 1 máy bơm dự phòng. Lưu lượng 1 máy bơm: Q 1b = Q trạm = 1876.5 (m 3 /h) = 521.25 (l/s) Dùng ống thép, tra bảng tính toán thủy lực ta có: 2 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt ●Ống hút: d hút = 800 (mm) v hút = 1.02 (m/s) 1000i = 1.53 ● Ống đẩy: d đẩy = 100 (mm) v đẩy = 1.33 (m/s) 1000i = 2.97 3 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt 2.2.2. Thời gian máy bơm nghỉ: Với 1 giờ làm việc 4,17% thì trong 24 giờ ta có 1 giờ máy bơm làm việc với lưu lượng là 4,09% Q ngđ , do đó Q trạm trong giờ này là: Q trạm = 4.09% x 45000 = 1840.5 (m 3 /h) = 511.25 (l/s) _ Thời gian máy bơm hoạt động trong 1h này là: t = 25,521 6025,511 x = 58.85 (phút) Do đó ta có thể tắt máy bơm trong khoảng thời gian 1.15 phút. Trong thực tế, ta không cần tắt do thời gian nghỉ quá ít. 2.3. Bảng tính toán thiết kế: 4 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt 5 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt Chương 3 Tính toán thiết kế 3.1. Bể chứa nước: 3.1.1. Thể tích bể chứa: W bể = W đh + W h cc 3 + W vs Trong đó: W đh : thể tích điều hòa của bể W h cc 3 : thể tích cần để chữa cháy trong 3 giờ cho 2 đám cháy với lưu lượng 30 (l/s) W vs : thế tích cần để vệ sinh trạm bơm (lấy 5% Q ngđ ) W đh = 10.38% x 45000 = 4671 (m 3 ) _ W h cc 3 = n x Q cc x t n = 2 đám cháy Q cc = 30 (l/s) t = 3h = 10800s  W h cc 3 = 2 x 30 x 10800 = 6488000 (l) = 648 (m 3 ) W vs = 5% Q ngđ = 5% x 45000 = 2250 (m 3 ) Vậy W bể = W đh + W h cc 3 + W vs = 4671 + 648 + 2250 = 7569 (m 3 ) ≈ 7570 (m 3 ) 3.1.2. Xây dựng bể chứa: W xd = d x r x h Trong đó: d: chiều dài bể chứa r: chiều rộng bể chứa h: chiều cao bể chứa Cho r = 3 2 d, h = 5 (m) Ta có: d x r = h W be = 5 7570 = 1514 (m 2 ) → d = 47.66 (m) ≈ 48 (m) ; r = 32 m _ Chiều cao bảo vệ bể = 0.5 m → chiều cao xây dựng = 5 + 0.5 = 5.5 (m) Vậy W xd = 48 x 32 x 5.5 = 8448 (m 3 ) 3.1.3. Thiết kế vùng nước chết trong bể chứa: Trạm bơm cấp 2 làm việc với 2 máy bơm và 1 máy bơm dự phòng. _ Lưu lượng nước của 1 máy bơm Q 1b = 2.7% x 45000 = 1215 (m 3 /h) = 337.5 (l/s) 6 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt + Ống hút: d hút = 700 (mm) v = 0.86 (m/s) 1000i = 1.3 + Ống đẩy: d đẩy = 600 (mm) v = 1.13 (m/s) 1000i = 2.58 7 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt d hút = 700 (mm) = 0.7 (m)  D phễu = 1.5 d hút = 1.5 x 0.7 = 1 (m) _ l: khoảng cách từ phễu hút tới thành bể chứa l thỏa các điều kiện: l > 0,5 D  l = 1 D = 1 (m) _ h 1 : mực nước thấp nhất trong bể tới miệng phễu h 1 thỏa h 1 ≥ 1.5 D h 1 ≥ 0.5 m  h 1 = 1.5 D = 1.5 (m) _ h 2 : chiều cao từ miệng phễu tới đáy vùng nước chết h 2 thỏa h 2 ≥ 0.5 D h 2 ≥ 0.5 m  h 2 = 1 D = 1 (m) _ Chiều dài 2 đáy l đáy nhỏ = 3 (m) l đáy lớn = 5 (m) d = 9 (m): chiều dài vùng nước chết  V VNC = 2 5.2)5 .3( x x 9 = 90 (m 3 ) Vậy ∑W bể = W xd + W VNC = 8448 + 90 = 8538 (m 3 ) 3.2. Đài nước: 3.2.1. Thế tích bể chứa trên đài: W đài = W đh + W '30 cc W đh : thể tích điều hòa của đài W '30 cc : thể tích cần để chữa cháy trong 30 phút cho 2 đám cháy với lưu lượng 30 (l/s) W đh = 3.7% x 45000 = 1665 (m 3 ) W '30 cc = 2 x 30 x 1800 = 108000 (l) = 108 (m 3 ) 8 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt Vậy W đài = W đh + W '30 cc = 1665 + 108 = 1773 (m 3 ) 3.2.2. Thiết kế đài nước: Xây dựng đài nước hình trụ. Ta có: W đài = 1773 (m 3 ) W đài = π.R 2 .h Trong đó: R: bán kính đài nước h: chiều cao mực nước cao nhất trong đài Chọn R = 10 (m)  h = 5.65 (m) ≈ 5.7 (m) Chiều cao bảo vệ h bv = 0.3 (m)  chiều cao bể chứa đài nước: h đn = 5.7 + 0.3 = 6 (m)  chiều cao xây dựng đài (trụ đỡ): h xdđ = ΔH - h đn = 24 – 6 = 18 (m) 3.3. Trạm bơm cấp 2: 3.3.1. Lưu lượng trạm bơm: Trạm bơm cấp 2 làm việc theo chế độ bậc thang với 2 bậc: 22h – 6h: 1 máy bơm 6h – 22h: 2 máy và làm việc với 3 máy bơm (2 máy làm việc, 1 máy dự phòng) Q 1b = 2.7% x 45000 = 1215 (m 3 /h) = 337.5 (l/s) Q 2b = 4.9% x 45000 = 2205 (m 3 /h) = 612.5 (l/s) 3.3.2. Chọn ống hút - ống đẩy: Ta thiết kế với ống thép Q 1b = 337.5 (l/s) 9 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt + Ống hút: d h = 700 (mm) v = 0.86 (m/s) 1000i = 1.3 + Ống đẩy: d đ = 600 (mm) v = 1.13 (m/s) 1000i = 2.5 10 [...]... chiều dài ống hút h h cb = ∑ξ + v 2 2g _ Trên đường ống hút gồm: h  h cb = (0 .15 + 0.5 + 0 1 + 1. 7) x 1 phễu 1 cút 900 1 côn thu 1 van 1 chiều 0.86 2 = 0.092 (m) 2x 9.8 _ Chiều dài đường ống từ bể đến máy bơm l = 25 (m)  h lh = i.l = 0.0 013 x 25 = 0.033 (m) Vậy hh = 0.092 + 0.033 = 0 .12 5 (m) 3.4.3 Tính hđ: + Ống đẩy: dđ = 600 (mm) v = 1. 13 (m/s) 10 00i = 2.58  i = 0.00258 đ hđ = h cb + h đ l Trong đó:... thất theo chiều dài ống hút l h đ cb = ∑ξ + v 2 2g _ Trên đường ống đẩy gồm :1 van 1 chiều 1 van 2 chiều 1 côn mở 1 cút 900 h đ cb 1. 13 2 = (1. 7 + 1 + 0.25 + 0.5) x = 0.225 (m) 2x 9.8 _ Chiều dài đường ống từ bể đến máy bơm l = 230 (m)  h đ = i.l = 0.00258 x 230 = 0.593 (m) l  hđ = 0.225 + 0.593 = 0. 818 (m) Vậy H = Hđh + hh + hđ = 28.7 + 0 .12 5 + 0. 818 = 29.643 (m) 12 ... đài (5.7 m) + Hđ: chiều cao xây dựng đài (18 m)  Hđh = 5 + 0 + 18 + 5.7 = 28.7 (m) 3.4.2 Tính hh: Hệ số tổn thất cục bộ Tên chi tiết Hệ số tổn thất ξ Van 1 chiều 1. 7 Van 2 chiều 1 0 Cút 90 0.5 Côn thu 0 .1 Côn mở 0.25 Phễu hút 0 .15 11 Thuyết minh đồ án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt + Ống hút: dh = 700 (mm) v = 0.86 (m/s) 10 00i = 1. 3  i = 0.0 013 h h hh = h cb + h l Trong đó: h h cb : tổn thất... án Bơm và trạm bơm GVHD: Nguyễn Trung Việt 3.4 Tính toán cột áp: Cột áp toàn phần của máy bơm: H = Hđh + hh + hđ Trong đó: + Hđh: chiều cao bơm nước địa hình được xác định bằng hiệu cao trình mực nước cao nhất trên đài và mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch + hh: tổng tổn thất cột áo trên đường ống hút + hđ: tổng tổn thất cột áp trên đường ống đẩy kể từ máy bơm đến đài hđ h0 hđ Hđh hh Sơ đồ làm... đài hđ h0 hđ Hđh hh Sơ đồ làm việc của trạm bơm cấp 2 3.4 .1 Tính Hđh: _ Hđh được xác định theo công thức h Hđh = H đh + Hz + Hđ + Ho Trong đó: h + H đh : chiều cao hút địa hình, tính bằng hiệu cao trình trục bơm và cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa nước sạch.(5 m) + Hz: độ chênh lệch giữa cao trình mặt đất nơi đặt đài và trục bơm (0 m) + Ho: chiều cao mực nước lớn nhất trong bể chứa trên đài