Приложение Е (справочное). Пример расчета

Приложение Е
(справочное)

Пример расчета

Е.1 Данные для расчета

Исходные данные:

- грузовое судно;

- численность экипажа 20 человек;

- экипаж размещается в одноместных каютах, оборудованных стандартным санитарно-гигиеническим блоком;

- система питьевой воды с централизованным обеспечением потребителей ГВ емкостным подогревателем воды и установкой для обеззараживания воды;

- расчетная схема каютного санитарно-гигиенического блока (см. рисунок Е.1);

- на первой и второй палубах расположено по 10 каютных санитарно-гигиенических блоков (см. рисунок Е.1);

- расчетная схема системы питьевой воды (см. рисунок Е.2);

Трубопроводы (длины), м: к умывальнику - 2,75 (для ХВ и ГВ); к душу - 2,25 (для ХВ и ГВ); к унитазу (WC) - 2,0 (для ХВ); ответвление - 0,75 (для ХВ и ГВ); Q - подача воды к санитарно-гигиеническому блоку

Рисунок Е.1 - Расчетная схема каютного санитарно-гигиенического блока

Расшифровка обозначения:

Рисунок Е.2 - Расчетная схема системы питьевой воды: на главной палубе расположены одна стиральная машина, одна посудомоечная машина, один электрический кипятильник, один смеситель для кухонной раковины

Е.2 Определение необходимого количества питьевой воды

Необходимое количество питьевой воды определяют в соответствии с 6.2.

В соответствии с требованиями [4], [5] и [6] минимальная норма расхода воды на одного человека в сутки составляет 150 л, на 20 человек - 3000 л в сутки.

Е.3 Определение наибольшего (пикового) расхода воды

В таблицу Е.1 (по форме Д.1) вносят следующие расчетные данные:

- расход воды, необходимый различным потребителям (оборудованию) системы (см. таблицу А.1, рисунок Е.1 и документацию заводов - изготовителей оборудования);

- общий расход воды в магистралях, полученный суммированием расходов воды, необходимых присоединенным к магистралям потребителям воды (из расчетной схемы на рисунке Е.2);

- расход ХВ и ГВ, необходимый для всех судовых потребителей воды, при их одновременном включении (из расчетной схемы на рисунке Е.2);

- наибольший (пиковый) расход воды в системе питьевой воды, определенный по приведенному на рисунке Г.1 графику, учитывающему вероятность одновременного включения потребителей воды.

Е.4 Определение диаметров трубопроводов холодной воды и потерь давления в них

В таблицу Е.2 (по форме Д.2) вносят следующие расчетные данные: из расчетной схемы системы питьевой воды (рисунок Е.2) в графу 1 таблицы - номера участков трубопроводов, в графу 2 - длины участков, в графу 3 - расчетные суммарные расходы на соответствующих участках трубопроводов, в графу 4 - наибольшие (пиковые) расходы воды в соответствии с графиком, приведенным на рисунке Г.1.

По наибольшему (пиковому) расходу и допустимой скорости потока воды в трубопроводе, указанной в 6.4, по номограмме, приведенной на рисунке Г.2, определяют внутренний диаметр трубопровода, который затем уточняют по таблице Б.2.

По номограмме на рисунке Г.2, учитывая уточненный внутренний диаметр и наибольший (пиковый) расход, определяют расчетную скорость потока и удельные потери давления, включающие усредненные потери давления на трение и местные сопротивления. В графу 5 вносят условные проходы трубопроводов, соответствующие внутренним диаметрам трубопроводов по таблице Б.2, в графу 6 - расчетные скорости потока, в графу 7 - удельные потери давления на рассматриваемом участке трубопровода.

Если потери давления на каком-либо участке трубопровода оказались слишком большими, то следует увеличить внутренний диаметр и провести уточненный расчет потерь давления в трубопроводах.

Таблица Е.1 - Определение суммарного расхода питьевой воды

Участок трубопровода	Номер палубы	Количество оборудования, шт.	Наименование оборудования	Минимальное давление потока Рмин, МПа	Расчетный расход Qp, л/с		Суммарный расход Qc, л/с
					ХВ	ГВ	Расходный трубопровод		Магистральный трубопровод
							ХВ	ГВ	ХВ	ГВ
-	-	-	Санитарно-гигиенический блок (см. рисунок Е.1)	-	-	-	-	-	-	-
		1	Смеситель для душа	0,10	0,15	0,15
			Смывной клапан вакуумного унитаза	0,15	0,30	-
			Смеситель для умывальника	0,10	0,07	0,07
-				-	0,52	0,22
5-6	2	10	Санитарно-гигиенический блок		-	-	5,20
5'-6'		-	-				-	2,20
6-7								-	5,20
6'-7'									-	2,20
12-13	1	10	Санитарно-гигиенический блок				5,20			-
12'-13'							-	2,20
7-14	1	-	-					-	10,40	-
7'-14'									-	4,40
15-16	Главная палуба	1	Посудомоечная машина	0,10	0,15	-	-	-	-	-
			Электрический кипятильник		0,10
			Стиральная машина		0,25
			Смеситель для кухонной раковины		0,07
14'-15'					-	0,07
-		-	-	-		-			0,57	0,07
14-19	-								10,97	-
16'-18'									-	4,47
Примечание - Суммарный расход ГВ и ХВ составляет 15,44 л/с, пиковый расход в соответствии с графиком на рисунке Г.1 составляет 1,3 л/с.

Таблица Е.2 - Определение диаметров трубопроводов холодной воды и потерь давления в них

Предварительный диаметр трубопровода								Измененный диаметр трубопровода
Участок трубопровода	Длина трубопровода l, м	Суммарный расход Qc, л/с	Наибольший (пиковый) расход Qпик, л/с	Условный проход DN	Расчетная скорость потока v, м/с	Удельная потеря давления Руд, кПа/м	Потеря давления , кПа	Условный проход DN	Расчетная скорость потока v, м/с	Удельная потеря давления Руд, кПа/м	Потеря давления , кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Трубопровод к унитазу	2,00	0,30	0,38	15	2,05	9,5	19,00	-	-	-	-
Ответвление к санблоку	0,75	1,04	0,47	20	1,40	2,8	2,33
1-2	2,00					3,0	6,00
2-3		2,08	0,55		1,62	4,0	8,00
3-4		3,12	0,63	25	1,26	2,7	5,40
4-5		4,16	0,71		1,42	2,0	4,00
5-6		5,20	0,78		1,45	2,4	4,80
6-7	2,50						6,00
-	-	-	-	-	-	-	55,53
8-9	2,00	1,04	0,47	20	1,40		-
9-10		2,08	0,55		1,62
10-11		3,12	0,63	25	1,26
11-12	2,00	4,16	0,71		1,42	-	-	-	-	-	-
12-13		5,20	0,78		1,45
7-14	2,50	10,40	1,02		1,90	3,8	9,50
15-16	10,00	0,57	0,40	15	2,12	-	-
14-17	2,50	10,90	1,10	25	2,10	4,6	11,50
17-18	15,00				1,10		69,00	32	1,3	1,3	19,50
18-19	5,00				2,10		23,00		1,4		6,50
-	-	-	-	-	-	-	113,00	-	-	-	26,00
Итого							168,53				81,53

Как видно из таблицы, на участках трубопровода 17-18 и 18-19 потери давления резко отличаются от остальных вследствие его значительной протяженности и относительно высокой скорости потока воды в нем. В связи с этим целесообразно изменить условный проход этого участка трубопровода с DN 25 на DN 32. При изменении условного прохода участка трубопровода 17-18 потери давления в нем существенно снизятся с 69 до 19,5 кПа, а на участке 18-19 - с 23 до 6,5 кПа.

Е.5 Определение диаметров и потерь давления в трубопроводах горячей воды

Расчет потерь давления в трубопроводах ГВ (таблица Е.3) проводят аналогично расчету потерь давления в трубопроводах ХВ (по форме Д.2).

Е.6 Расчет циркуляционных трубопроводов горячей воды

Е.6.1 В таблицу Е.4 (по форме Д.3) вносят следующие расчетные данные:

- номера участков, длины и условные проходы трубопроводов переносят из таблицы Е.3 в графы 1, 2, 3;

- условные проходы циркуляционных трубопроводов выбирают из таблицы Г.3;

- в графу 4 из таблицы Б.2 вносят объемы воды, приходящиеся на 1 м длины трубопровода; в графу 5 вносят объемы воды, рассчитанные в соответствии с длиной участка трубопровода.

Аналогичным способом рассчитывают объемы воды в циркуляционных трубопроводах (графы 6-10) и определяют общий объем подающих и циркуляционных трубопроводов (объем подогревателя воды не учитывают).

С учетом отмеченного в 6.9.6 потери давления в циркуляционных трубопроводах не рассчитывают.

Е.6.2 Объем трубопроводов ГВ подающего и циркуляционного V_г.в = 23,56 + 2,34 = 25,9 л.

Е.6.3 Расчет циркуляционных трубопроводов ХВ аналогичен расчету циркуляционных трубопроводов ГВ.

Е.6.4 Расчет потерь давления в оборудовании проводят по таблицам Е.5 и Е.6 (по форме Д.4).

Е.7 Расчет основных параметров насосов

Е.7.1 Расчет параметров насоса питьевой воды

Наибольший (пиковый) расход, определяемый в соответствии с таблицей Е.1, составляет 1,3 л/с; с учетом положений 6.6.7 подача центробежного насоса должна быть Q_н =  = 5,15 м³/ч.

Для определения давления насоса принимаем потери давления в трубопроводе ГВ как наиболее высокие (таблица Е.6).

Тогда, с учетом коэффициента 1,1 (см. 6.5), необходимое давление насоса составит: Р_н =  = 401,17 кПа.

Таблица Е.3 - Определение диаметров трубопроводов горячей воды и потерь давления в них

Предварительный диаметр трубопровода								Измененный диаметр трубопровода
Участок трубопровода	Длина трубопровода l, м	Суммарный расход Qc, л/с	Наибольший (пиковый) расход , л/с	Условный проход DN	Расчетная скорость потока v, м/с	Удельная потеря давления Руд, кПа/м	Потеря давления , кПа	Условный проход DN	Расчетная скорость потока v, м/с	Удельная потеря давления Руд, кПа/м	Потеря давления , кПа
Трубопровод к душу	2,25	0,15	0,30	15	1,65	6,8	15,30	-	-	-	-
Ответвление к санблоку	0,75	0,44	0,37	20	1,20	2,0	1,50
1'-2'	2,00	0,44	0,37	20	1,20	2,0	4,00	-	-	-	-
2'-3'		0,88	0,44		1,40	2,7	5,40
3'-4'		1,32	0,49		1,58	3,5	7,00
4'-5'		1,76	0,54		1,72	4,1	8,20
5'-6'		2,20	0,58	25	1,20	1,4	2,80
-	-	-	-	-	-	-	44,20
6'-7'	2,50	2,20	0,58	25	1,20	1,4	3,50	-	-	-	-
8'-9'	2,00	0,44	0,37	20		2,0	-
9'-10'		0,88	0,44		1,40	2,7
10'-11'		1,32	0,49		1,58	3,5
11'-12'		1,76	0,54		1,72	4,1
12'-13'		2,20	0,58	25	1,20	1,4
7'-15'	2,50	4,40	0,73	25	1,51	2,3	5,75	-	-	-	-
14'-15' *	10,00	0,07	-	15	-	-	-
16'-17'	2,50	4,47	0,73	25	1,51	2,3	5,75
17'-18'	20,00						46,00
-		-	-	-	-	-	161,00
Итого	-						105,20
* Потерями давления на участке 14'-15' можно пренебречь как незначительными при Qc = 0,07 л/с.

Таблица Е.4 - Расчет циркуляционных трубопроводов горячей воды

Подающий трубопровод ГВ					Циркуляционный трубопровод
Участок трубопровода	Длина трубопровода l, м	Условный проход DN	Объем воды в метре трубы V/l, л/м	Объем воды в трубопроводе V, л	Участок трубопровода	Длина трубопровода l, м	Условный проход DN	Объем воды в метре трубы V/l, л/м	Объем воды в трубопроводе V, л
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
17'-18'	5,00	25	0,514	2,570	-	-	-	-	-
16'-17'	15,00			7,760	Е'	10	10	0,09	0,90
15'-16'	2,50			1,285	-	-	-	-	-
14'-15'	10,00	15	0,168	1,680	D'F'	4	10	0,09	0,36
7'-15'	2,50	25	0,514	1,285	-	-	-	-	-
12'-13'	2,00			1,028
11'-12'		20	0,314	0,628
10'-11'
9'-10'
8'-9'
6'-7'	2,50	25	0,514	1,285
5'-6'	2,00			1,028
4'-5'		20	0,314	0,628
3'-4'
2'-3'
1'-2'
Ответвление к санблоку	0,75			0,235
Трубопровод к душу	2,25	15	0,168	0,378	А'В'С'	12	10	0,09	1,08
Итого	-	-	-	23,553	-	-	-	-	2,34

Таблица Е.5 - Расчет необходимого давления нагнетания в трубопроводе ХВ

Оборудование	Условное обозначение	Единица величины	Трубопровод
			1	2	3	4	5
Потери давления, обусловленные разностью геометрических высот входа и выхода воды	Рг	кПа	73,50	-	-	-	-
Потери давления в установках:	Р		-
Пневмоцистерна	Рп		3,00
Фильтр	Рф		12,00
Стерилизатор	Рс		4,00
Минимально необходимое давление потока (см. 6.5)	Рмин1		150,00
Потери давления в соответствии с таблицей Е.2			81,53
Примечание - Суммарные потери давления Рсум = 324,03 кПа.

Таблица Е.6 - Расчет необходимого давления нагнетания в трубопроводе ГВ

Оборудование	Условное обозначение	Единица величины	Трубопровод
			1	2	3	4	5
Потери давления, обусловленные разностью геометрических высот входа и выхода воды	Рг	кПа	73,5	-	-	-	-
Потери давления в установках:	Р		-
Пневмоцистерна	Рп		3,0
Фильтр	Рф		12,0
Стерилизатор	Рс		4,0
Подогреватель воды	Рпод		17,0
Минимально необходимое давление потока (см. 6.5)	Рмин1		150,0
Потери давления в соответствии с таблицей Е.3		кПа	105,2
Примечание - Суммарные потери давления Рсум = 364,7 кПа.

Е.7.2 Расчет параметров циркуляционного насоса

Необходимая подача циркуляционного насоса ГВ в соответствии с 6.9.4 и Е.6.2 составит Q_нц =  = 0,078 м³/ч. Насос следует выбирать по действующей нормативной документации.

Е.8 Расчет пневмоцистерны

Е.8.1 С учетом 6.6.4 устанавливаем, что давление выключения насоса должно быть на 0,2 МПа выше, чем минимально необходимое давление включения насоса, Р₁ = 0,4 МПа. Поэтому давление выключения насоса Р₂ = Р₁ + 0,2 = 0,4 + 0,2 = 0,6 МПа. Принимаем частоту включения насоса n_н равной 12 включениям в час.

Объем пневмоцистерны определяем по формуле

.

(Е.1)

Рабочий объем пневмоцистерны определяем по формуле

.

(Е.2)

Е.8.2 Расчет пневмоцистерны может быть проведен по номограмме, приведенной на рисунке Е.3.

Начиная от величины давления (избыточного) включения насоса Р₁ = 0,40 МПа (точка А) проводим горизонтальную линию до пересечения с линией давления (избыточного) выключения насоса (точка В), которая соответствует значению давления Р₂ = 0,60 МПа. От точки В проводим вертикальную линию до пересечения с линией, соответствующей числу включений насоса в час, n_н = 12 (точка С), от которой проводим горизонтальную линию до пересечения с линией номограммы Q_н/V_п (точка D). Соединяем точку D с точкой Е, соответствующей величине подачи насоса (Q_н = 5,15 м³/ч). В точке пересечения линии D-E с линией номограммы объема пневмоцистерны V_п (точка F) определяем величину полного объема пневмоцистерны V_п = 475 л.

Продлевая линию А-В до пересечения с Р_пр, определяем величину предварительного давления воздуха в пневмоцистерне (точка G), соответствующую  0,30 МПа.

Продлевая вниз линию В-С до пересечения с линией номограммы V_{раб.отн} (точка Н), находим относительный рабочий объем пневмоцистерны, соответствующий 23 %.

Рабочий объем пневмоцистерны определяем по формуле

.

(Е.3)

Рисунок Е.3 - Номограмма для определения объема пневмоцистерны

Е.9 Расчет подогревателя воды

Исходя из численности экипажа (20 человек) по таблице В.1 выбираем емкостный подогреватель воды мощностью 30 кВт и стояночный подогреватель мощностью 15 кВт.

Е.10 Определение условных проходов всасывающего и напорного трубопроводов

Условный проход приемного трубопровода в соответствии с таблицей Г.1 для подачи насоса, равной 5,15 м³/ч, принимаем DN 50.

Условный проход напорного трубопровода - по таблице Г.2 для подачи насоса, равной 5,15 м³/ч, принимаем DN 40.