Все рецепты

По графику зависимости скорости от времени рис 12



Видео: ЕГЭ 2014 Физика: А1 - представлен график зависимости

  1. Кинематика поступательного движения
    1. Контрольные вопросы
    2. Примеры решения задач
    3. Задачи для самостоятельного решения

1. Контрольные вопросы

1. Что означает относительность механического движения?

2. Назовите основные методы изучения законов природы, которыми пользуется физика.

3.

Дайте характеристику основных физических понятий кинематики.

4. Назовите четыре типа взаимодействий современной физики.

5. Чем характеризуется положение материальной точки в пространстве?

6. Основная задача кинематики.

7. Какие существуют свойства симметрии пространства-времени?

8. В чем различие вектора перемещения и расстояния, пройденного м. т. по траектории при ее движении?

9. Физический смысл мгновенной скорости. Как направлен вектор мгновенной скорости?

10. Физический смысл мгновенного ускорения. Как направлен вектор мгновенного ускорения?

11. Можно ли по графику зависимости пути от времени найти среднюю скорость движения м. т. по траектории?

12. В чем отличие криволинейного движения от равномерного движения м.

т. по окружности?

13. Физический смысл нормального, тангенциального, полного ускорения. Как направлено каждое из них ?

14. Изменится ли ускорение машины, если она совершает крутой поворот с постоянной скоростью, по сравнению с ее ускорением на закруглении большего радиуса?

15. Что такое радиус кривизны?

16. В какой точке пространства тело, брошенное под углом к горизонту, имеет максимальную скорость?

17. Приведите примеры, когда перемещение тела равно нулю, а тело проходит большое расстояние.

2.

Примеры решения задач

Задача 1.1. По графику зависимости скорости м. т. от времени v(t) (рис.1.18) построить график зависимости пути от времени s(t)

Рис.1.18 Рис.1.19

Анализ и решение

График скорости движения разделим на три участка: 1, 2, 3.

1. На участке 1 м. т. движется равноускоренно (а>o) с постоянным ускорением, в момент времени t0=0 начальная скорость ее v0= 0. Время движения t1.

Следовательно, путь на этом участке.

Мгновенное и среднее ускорения равны между собой и, кроме того, а 1 = tg1, tg1= АБ / AO, т.

е.v1 = at1, (рис. 1.18).

2. На участке 2 м. т. движетсяв течение времени Dt2=t2 - t1 равномерно v1=сonst (a2=0), но учитывая, что м. т. до этого двигалась и прошла путь s1, имеем

3.

На участке 3 м. т. движется равнозамедленно (а3<0) и пройдет от начала движения путь s3(t)=at12/2+v1(t2 - t1)-a3(t3 - t2)2/2.

Следовательно, график зависимости пути от времени состоит из трех частей: 1, 2, 3 (рис. 1.19).

Задача 1.2. Материальная точка движется согласно уравнению

у =6t - t3/8, x=0, z=0, где длина - в метрах, время - в секундах.

Найти среднюю скорость движения материальной точки в промежутке времени от t1=1 с до t2=5c.

Анализ

По определению средней скорости где Ds - путь, пройденный м.

т. за промежуток времени Dt = t2- t1. По условию задачи у - координата движущейся м. т. При движении точки в одном направлении путь Ds =Dу, где Dу = (у 2 - у1) - изменение координаты за время Dt. Если координата у увеличивается, то после изменения направления движения м. т. она начнет уменьшаться, в то время как путь, пройденный точкой, продолжает расти.

Для нахождения пути Ds надо промежуток времени Dt разбить на N интервалов: Dt1, Dt2, ..., DtN, чтобы в каждом из них м. т. двигалась в одном направлении. После нахождения изменения координаты Dуi, соответствующей каждому из этих интервалов времени Dti , найдем путь по формуле

При исследовании функции у=у(t) необходимо учесть, что в моменты изменения направления движения м.

т. по траектории скорость обращается в нуль.

Найдем эти моменты времени, если они есть. Для этого вычислим первую производную изменения координаты по времени и приравняем ее нулю:

v = dy/dt; v = 6 - 3t2/ 8 =0; t = ± 4 c.

Таким образом, на всем пути движения м. т. имеется один момент времени t=4 c, когда направление движения меняется на противоположное.

Решение

Обозначим координаты м.

Для макарон с зеленым оттенком:100 грамм шпината опустить в кипяток на 3-4 минуты. Приготовить из него пюре и замесить с тестом.

т. через у1, у2, у3, соответствующие моментам времени t1=1 c, t2=4 c, t3=5 c.

Пройденный путь представим в виде DS = ½У2 1½ + ½У3 - У2½.

Из уравнения у = 6t - t3/8 найдем, что у1= 5,875 м, у2 = 16 м, у3 = 14,375 м.

Тогда DS = ½16 - 5,875 ½ + ½14,375 -16 ½. DS = 11,75 м.

Средняя скорость < V > = 2, 9375 м / c.

Задача 1.3. Материальная точка начинает движение по окружности радиуса R с постоянным касательным ускорением аt.

Найти промежуток времени, когда вектор полного ускорения образует с вектором скорости угол b=450. На какой угол повернется радиус-вектор, если в начальный момент времени он направлен вертикально вниз?

Анализ

Материальная точка при движении по окружности имеет ускорение а и скорость v. Ее нормальное ускорение непрерывно возрастает с течением времени и определяется по формуле an = v2/ R. По условию задачи аt= сonst.

Следовательно, вектор полного ускорения изменяется со временем по величине и направлению.

Угол между векторами скорости и полного ускорения (рис.1.20) зависит от соотношения между нормальным и касательным ускорениями, т. е.

tg b = an / at= v2/(Rat).

Так как касательное ускорение постоянно, то можно найти угол поворота радиуса-вектора: j =j (t).

Решение

По определению касательного ускорения

аt = dv / dt = сonst.

Мгновенная скорость

v = att, если vo =0,

поэтому tg b = att2/ R. (1)

Угол поворота j = s / R,

где расстояние, пройденное м.

т. по траектории s = att2 / 2. (2)

Время t найдем из (1). После подстановки в (2) вычислим расстояние S.

Угол поворота радиуса - вектора j = tg b/ 2. j = 0,5 рад.

Задача 1.4. Тело, брошенное с высоты Н=2,1 м под углом a= 60о к горизонту, падает на Землю на расстоянии S= 20 м (по горизонтали) от места бросания. Найти начальную скорость тела, время полета и максимальную высоту подъема его над поверхностью Земли.

Определить радиусы кривизны траектории в верхней точке подъема и в точке падения на Землю.

Анализ

При решении задач на движение тел, брошенных горизонтально или под углом к горизонту, вместо линейного ускорения а используют ускорение свободного падения g.

Тело, брошенное под углом к горизонту, опишет криволинейную траекторию - параболу (без учета сил сопротивления, рис.

1.21).

Рис. 1.21

Такое сложное движение можно представить в виде двух прямолинейных движений:

1. Равномерного, вдоль оси Х с постоянной скоростью vox = сonst.

2. Равнопеременного, вдоль оси У с ускорением а = g = 9, 81 м / c2.

Для описания движения тела достаточно двух координат х. Для нахождения закона движения тела необходимо знать начальные условия - скорость и координаты в начальный момент времени t=0. (Тело можно принять за материальную точку). Начальная скорость движения тела по условию задачи неизвестна, однако это не мешает записать закон движения.

Максимальную высоту подъема тела (т. А) определим из условия, что вертикальная составляющая скорости равна нулю.

Координаты точки падения тела на Землю (т. В) найдем из условия Х= 20 м, У = 0. Зная закон изменения с течением времени проекций скорости на оси координат Vx и Vу, найдем величину и направление скорости для любого момента времени.

Вектор ускорения g известен, поэтому для любого момента времени можно определить нормальное ускорение, направленное по радиусу к центру кривизны траектории, и найти радиусы кривизны в точках А и Б.

Решение

Выберем начало отсчета в точке бросания с координатами хоо=0.

Тогда в системе координат ХоУ, имеем: 1.

по графику зависимости скорости от времени рис 12

ах=0, vx = vocosa=const, s = x = vocosa t. 2. ау= -g, vу= vosin a - gt, у = vosin a t- gt2/ 2.

Получили кинематическое уравнение движения м. т. Исследуем его.

При t=t2 в точке падения Б координата х=s, у = - h.

Тогда s = vocos a t2, - h = vosin a t2- g(t2)2/ 2 .

Получили систему двух уравнений с двумя неизвестными t2 и v0.

После преобразований,.

После подстановки получаем

t2@ 2, 74 c; vo @14,6 м/c.

Максимальная высота подъема Нмах = h + уА.

При у = уА, vу = 0.

При этом t = t1, где t1 - время подъема тела до точки.

Из уравнения vу = vosin a - gt1, где vу =0, найдем время подъема

t1 = vosin a / g.

или t1 = 1,28 c.

Координата Следовательно, или Нмах = 10,25 м.

В верхней точке траектории (т. А) vу = 0, (, следовательно,). Поэтому аn = а = g.

Известно, что нормальное ускорение

.

Следовательно,. RA= 5,43 м.

Для вычисления радиуса кривизны в точке падения (т. Б) необходимо найти скорость падения vБ (рис.1.20).

Действительно, или. Отсюда vБ = 16, 18 м /c.

Нормальное ускорение аn = gsin b, sin b = vox / vБ= vocos b/ vБ,

где b - угол между вектором полного ускорения и вектором скорости тела в т.

Б (рис. 1.4).

Следовательно, радиус кривизны траектории в этой точке или RБ = 51,3 м.

3. Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.1 . Стальной шарик, горизонтальная скорость которого v, падает на горизонтальную стальную плиту с высоты Н. При каждом ударе шарика о плиту теряется часть энергии, а отношение вертикальной составляющей скорости после удара к ее значению до удара постоянно и равно. На каком расстоянии S от места начала падения отскоки полностью прекратятся.

Задача 1.2. Материальная точка участвует в движении по окружности с постоянным тангенциальным ускорением.

В некоторый момент времени после начала движения угол между полным ускорением и его направлением, совпадающим с радиусом окружности, равен 45о. Чему равно угловое ускорение?

Задача 1.3. Космический корабль при движении с ускорением в течение 12 с после запуска имел скорость 180 м/c. В момент времени t=0 v= 54 м/с.

Какое расстояние он преодолеет за интервал времени от t1=3 c до t2=7 c?

Задача 1.4.Тело брошено горизонтально со скоростью 10 м/с. Найти тангенциальное ускорение тела через 3 с после начала движения.

Сопротивлением воздуха пренебречь.

Задача 1.5. После выстрела в горизонтальном направлении пуля летела 6 с до первого из двух вертикально закрепленных листов бумаги, расстояние между которыми равно 6 м.

Найти скорость пули, если пробоина во втором листе оказалась на 30 см ниже, чем в первом.

Задача 1.6. Найти радиус кривизны траектории тела через 4 с после начала движения, если оно брошено горизонтально с начальной скоростью 20 м/c.

Сопротивлением воздуха пренебречь.

Задача 1.7. Зависимость пройденного пути от времени s(t) для двух материальных точек, движущихся прямолинейно, представлена кривыми 1 и 2 (рис. 1.22). Спрашивается, какая кривая соответствует возрастанию скорости точки, а какая - убывающей скорости?

Рис. 1.22

Задача 1.8. Поперек реки, скорость течения которой, плывет лодка. Скорость лодки относительно воды направлена под углом к линии, перпендикулярной течению реки. Под каким углом относительно той же линии движется лодка?

Задача 1.9. Материальная точка движется по спирали.

При этом нормальное ускорение постоянно: аn=сonst. Как изменяются линейная и угловая скорости?

Введение. Назначение насосных станций.

Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Это насосы и двигатели к ним различных типов, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы как в пределах помещения насосной станции, так и вне ее, регулирующая и запорная арматура, электрооборудование и т. д.

Состав сооружений, конструктивные особенности насосной станции тип и число основного и вспомогательного оборудования определяется с учетом назначения насосной станции и технологическими требованиями к ней.

Классификация насосных станций.

По своему назначению в системе водоснабжения и водоотведения насосные станции подразделяются:

Водопроводные: по своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения делятся на станции, первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки, непосредственно в резервуары, сеть, водонапорную башню в зависимости от принятой схемы водоснабжения.

На промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же насосной станции могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и непосредственно на предприятия без очистки.

Насосные станции второго подъема служат для подачи очищенной воды из резервуаров чистой воды потребителю.

В некоторых случаях насосные станции первого и второго подъемов могут быть размещены в одном помещении, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение может иметь место только при определенном виде водоисточника, типе очистных сооружений и рельефе местности.

Повысительные насосные станции предназначены для повышения напора в водопроводной сети или водоводе.

В этом случае вода забирается из одной сети и под увеличенным напором подается в другую сеть или в последующий участок длинного напорного водовода.

Циркуляционные насосные станции входят в схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях одни подают отработанную воду на охлаждение или очистные устройства, а другие возвращают ее снова к промышленным агрегатам.

Канализационные: их назначениев схемах канализации заключается в подъеме воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать воду самотеком. Канализационные насосные станции устраиваются также во избежание большого заглубления канализационного коллектора.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой коллектор расположенный выше.


Принципиальные схемы насосных станций.

По расположению в общей схеме канализационные насосные станции подразделяются на главные, служащие для перекачки сточных вод со всей территории населенного пункта и районные, предназначенные для перекачки сточных вод с части территории населенного пункта или промышленного предприятия. Районные насосные станции перекачивают сточные воды или непосредственно на очистные сооружения, или в выше лежащий коллектор.

Рис.

1. Схема компоновки насосных станций различного назначения

а — насосная станция I подъема из открытого водоисточника;

б — насосная станция II подъема;

в — повысительная насосная станция;

г — циркуляционная насосная станция;

д — насосная станция водоотведения;

1 — водозабор;

2 — самотечные водоводы;

3 — водоприемно-сеточный колодец;

4 — всасывающие трубы;

5 — насосная станция;

6 — напорные водоводы;

7 — очистные сооружения;

8 — резервуары чистой воды;

9 — потребители технической воды

10 — приемные камеры;

11 — охлаждающие или очистные сооружения;

12— самотечный коллектор;

13 — помещение решеток


Основные требования к их сооружениям и оборудованию.

При строительстве насосных станций необходимо избегать излишеств в составе и размерах сооружений, размерах зданий, основном и вспомогательном оборудовании, архитектурном оформлении и т.

д.

При строительстве станций необходимо учитывать грунтовые и гидрогеологические условия места строительства, чтобы избежать излишних трудозатрат, возможного затопления станции, размыва русла, нарушения рыбного хозяйства и т. д.

Для водоснабжения используются поверхностные источники водоснабжения (реки, озера, водохранилища), подземные воды (артезианские и грунтовые), подрусловые воды. В отдельных случаях используется морская вода, что требует строительства насосных станций особого морского типа. В каждом случае состав сооружений, их тип и компоновка определяется не только видом источника водоснабжения, но и его особенностями.

В состав насосных станций первого подъема входят (см. рис. 1 а):

· водозаборное сооружение, предназначенное для забора требуемого количества воды из водоисточника, предварительной очистки ее от загрязнений;

· сооружения, транспортирующие воду от водозаборного устройства до водоприемного сооружения насосной станции;

· водоприемное сооружение, предназначенное для подвода воды к всасывающим трубам насоса;

· всасывающие трубы;

· здание насосной станции со всем необходимым гидромеханическим, энергетическим и вспомогательным оборудованием;

· напорные водоводы;

· водовыпускное сооружение, предназначенное для спокойного выпуска воды в канал, на очистные или технологические сооружения.

В зависимости от естественных эксплуатационных или производственных условий некоторых сооружений может не быть вообще или они могут быть объединены. Основным фактором, определяющим общую схему компоновки и конструктивные решения отдельных сооружений, является размещение водозаборного сооружения по отношению к зданию насосной станции - совмещенное или раздельное.

При наличии у берега реки или водохранилища глубин, обеспечивающих нормальные условия для забора воды и при относительно небольших колебаниях горизонта воды (до 5-8 м) обычно устраивают береговые насосные станции совмещенного типа. В зависимости от формы берегов и геологических условий здание станции может быть расположено непосредственно на берегу у уреза максимального горизонта воды или на некотором удалении от берега в конце подводящего канала.

Береговые насосные станции раздельного типа применяют при широкой затопляемой пойме.

Водозаборные сооружения располагают вблизи уреза максимального горизонта воды, а здание станции - у береговой надпойменной террасы. Между водозабором и зданием насосной станции укладывают самотечные водоводы.

При значительных колебаниях уровня воды (12-20 м) здание станции выносят в русло реки, то есть применяют русловые совмещенные насосные станции.

В условиях пологого русла реки и малых глубин рекомендуется применять русловые насосные станции раздельного типа, у которых вода из оголовка водозабора, расположенного в русле реки, поступает в водоприемник станции, размещенной на берегу по самотечным водоводам.

Русловые насосные станции применяют также и при заборе воды из водохранилищ.

В этом случае при проектировании проверяют целесообразность совмещения насосной станции с плотиной и использование в качестве водозабора башни донного выпуска или головного сооружения поверхностного водосброса.

В водозабор подземных вод, как правило, входят приемные устройства (скважины, шахтные колодцы, лучевые водозаборы, горизонтальные водосборы, каптажи источников), насосы и трубопроводы, связывающие отдельные приемные устройства с насосной станцией или водоводами.

В зависимости от суммарной подачи насосной станции, мощности водоносного пласта и глубины его залегания возможны схемы индивидуального или группового водозабора.

В первом случае каждая скважина имеет свой собственный насос. Вода от каждой скважины подается в сборный коллектор или непосредственно в водонапорную башню, а оттуда в сеть.

Использование буровых скважин в качестве источников водоснабжения возможно и без установки в них дорогостоящего гидромеханического оборудования (артезианских насосов). Водозаборное устройство при этом представляет собой ряд скважин, подключенных к общему водоводу, который заканчивается в водосборном колодце общей для всех скважины насосной станций.

Водозаборные скважины размещаются на некотором расстоянии друг от друга, определенном местными гидрогеологическими условиями. Над скважинами устраивают колодцы, в которых устанавливают необходимую запорную и регулирующую арматуру и измерительные приборы.

При относительно неглубоком уровне грунтовых вод вода забирается трубопроводом, работающим как сифон за счет разности между динамическим уровнем воды в скважине и уровнем воды в водосбросном колодце насосной станции.

Насосные станции второго подъема (рис. 1 б). Значительная удаленность, как правило, насосных станции второго подъема от источника водоснабжения и независимость работы насосов станции от режима водоисточника позволяют в большой мере упростить схему компоновки основных сооружений станции.

Чаще всего применяется следующая схема: вода напорными трубопроводами станции первого подъема подается на очистные сооружения. После них отфильтрованная вода поступает в резервуары чистой воды (РЧВ), из которых она забирается насосами станции второго подъема и подается в сеть или водонапорную башню.

Принципиальные схемы компоновки сооружений повысительных насосных станций (рис. 1 в) определяются типом водовода, по которому передается вода и расходом транспортируемого потока. Для транспортировки большого количества воды используется чаще всего открытые каналы. Наиболее типичным для этих условий решением является то, при котором вода головной насосной станции забирается из водоисточника и подается в канал, на котором через определенные расстояния размещаются станции промежуточного водоподъема, последовательно подкачивающие воду.

Продольный профиль канала при этом приобретает ступенчатый характер с отдельными самотечными участками, расположенными на разных отметках.

Схемы головных насосных станций, практически не отличаются от уже рассмотренных схем водопроводных насосных станций первого подъема.

Специфическими являются лишь конструкции сооружений для выпуска воды в первый самотечный участок канала. Промежуточная насосная станция, совмещенная с водоприемником, забирает воду из аванкамеры, представляющий собой расширенный участок канала.

Вода по относительно коротким трубопроводам подается в водовыпускное сооружение, из которого поступает в напорный бассейн и затем в следующий участок канала.

При использовании для передачи воды на дальние расстояния напорных водоводов приходится создавать в начальной точке водовода весьма большой напор, что требует применения высоконапорных, дорогих труб. Для снижения давления в трубах водовод разбивают на несколько участков, располагая в начальной точке каждого участка повысительную насосную станцию, забирающую воду из безнапорного резервуара.

Циркуляционные насосные станции (рис. 1 г).

Для промышленных предприятий, имеющих оборотную систему водоснабжения основным элементом, побуждающим движение воды, является циркуляционная насосная станция. На этих насосных станциях имеется, как правило, две группы насосов: одна из них подает отработанную на предприятии воду на охлаждающее устройство, а другая возвращает охлажденную воду опять на производство.

Канализационные насосные станции (рис. 1 д). Характерной особенностью любой схемы компоновки канализационной насосной станции является наличие приемного резервуара, сглаживающего неравномерность притока сточной жидкости к насосам. Резервуар может располагаться в одном здании с насосной станцией или раздельно. Для предохранения насосов от засорения или поломок сточные воды перед поступлением в насос пропускаются через решетки, устанавливаемые в помещении приемного резервуара.


Конструкции и типы насосных станций

Тип водопроводной насосной станции диктуется ее назначением и подачей, видом и режимом источника водоснабжения, типом и характеристикой основного насосного оборудования, климатическими условиями, рельефом и гидрогеологическим строением местности.

Тип канализационной станций определяется, главным образом, глубиной заложения подводящего коллектора, объемом сточных вод и регулярностью их поступления, гидрологическими условиями (в частности наличием грунтовых вод), типом устанавливаемых насосов.

Сочетания указанных условий позволяет классифицировать насосные станции по следующим признакам:

· по характеру основного оборудования насосные станции могут быть:

а) с центробежными насосами;

б) с осевыми, диагональными, горизонтальными или вертикальными насосами;

в) с объемными насосами;

· по расположению лопастных насосов относительно уровня воды в приемном резервуаре (водозаборе или РЧВ) насосные станции подразделяются:

а) на станции, где насосы, располагаются с положительной высотой всасывания;

б) на станции, где насосы работают с подпором.

· по расположению относительно земли насосные станции могут быть:

а) заглубленные (шахтного типа);

б) частично заглубленные;

в) наземные.

На рисунке 2 представлены различные схемы зданий водопроводных насосных станций.

Рис.

2. Конструктивные схемы зданий водопроводных насосных станций

а, б – наземные насосные станции;, д, е, ж, з, и – заглубленные насосные станции (в, д, е – здания камерного типа; ж – здание блочного типа; з, и – здания шахтного типа)

а – здание насосной станции, совмещенное в водозабором

б – раздельное размещение здания насосной станции с водозабором;

в – здание насосной станции с «сухой камерой» объединенное с водозаборными сооружениями;

г - здание насосной станции с «сухой камерой» расположенное на удалении от водозаборных сооружений;

д - здание насосной станции с «мокрой камерой» совмещенное с водозаборными сооружениями (насосные агрегаты располагаются в сухом помещении над камерой);

е - здание насосной станции с «мокрой камерой» совмещенное с водозаборными сооружениями (насосные агрегаты располагаются в камере);

ж – здание блочного типа совмещенное с водозабором;

з – шахтно-камерная конструкция здания насосной станции;

и – блочно-камерная конструкция здания насосной станции.

Конструктивные решения зданий водопроводных насосных станций в этом отношении могут быть весьма разнообразными.

Общей чертой, характерной для насосных станций, которые забирают воду из открытых водоисточников, является заглубление станции для обеспечения необходимой высоты всасывания или подпора насосов при всех колебаниях уровня. Подземная часть здания всегда подвергается большим нагрузкам от давления грунта и грунтовых вод, и поэтому ее выполняют, исходя из соображений прочности и водонепроницаемости в виде массивных железобетонных конструкций. Наиболее часто встречающимися конструкциями подземных частей насосных станций, совмещенных с водозаборным сооружением, является блочная и камерная.

Блочная конструкция характерна для крупных насосных станций, оборудованных высокопроизводительными вертикальными центробежными и осевыми насосами.

Всасывающие трубы этих насосов имеют сложную пространственную форму; трубы устраивают в монолитных массивных бетонных блоках, являющихся одновременно и фундаментом здания.

При камерном типе здания станции его подземная часть выполняется в виде тонкостенной полой конструкции - камеры. В зданиях насосных станций с сухой камерой последняя отделена от водоприемного сооружения сплошной стенкой, через которую проходят всасывающие тубы насосов. Колебания уровня при этом, могут быть какими угодно. Здания станции камерного типа с мокрой камерой оборудуются, как правило, осевыми насосами с вертикальным валом; здания с сухой камерой - насосами любого типа.

Здания насосных станций, выполненных раздельно от водоприемных сооружений, могут быть камерного или так называемого незаглубленного типа.

В первом случае они выполняются заглубленными или частично заглубленными с сухой камерой, во втором случае они находятся на некотором удалении от источника водоснабжения и располагаются преимущественно на поверхности земли. Здания станции незаглубленного типа представляют собой обычное здание промышленного назначения с отметкой пола всегда выше отметок уровня воды в водоисточнике или грунтовых вод. Насосные агрегаты устанавливаются на отдельные фундаменты, несвязанные конструктивно со зданием станции. Вода забирается всасывающими трубами достаточной протяженности непосредственно из источника или из специального водоприемного колодца. Здания насосной станции незаглубленного типа оборудуют центробежными насосами с горизонтальным валом.

Здания канализационных насосных станций выполняют в подавляющем большинстве случаев заглубленными или частично заглубленными камерного типа с сухой камерой (рис.

Раздел 2. Нормативные ссылки

3).

По форме здания насосной станции в плане различают;

а) круглые здания;

б) прямоугольные.

Круглая форма здания удобна при производстве работ опускным способом, но в отношении размещения оборудования, трубопроводов и подъемно - транспортных средств она менее удобна, чем прямоугольная.

При малом заглублении станции и большом числе насосов целесообразно выполнять здание насосной станции прямоугольного типа.

По характеру управления насосные станции могут быть:

а) с ручным управлением - все операции по выключению и включению агрегатов производятся обслуживающим персоналом;

б) автоматические - все операции по управлению выполняются соответствующими приборами;

в) с дистанционным управлением - выключение и включение агрегатов выполняется из диспетчерского пункта, значительно удаленного от станции.

По расположению приемного резервуара относительно машинного зала насосные станции бывают:

а) совмещенного типа;

б) с раздельным расположением резервуара.

Рис. 3. Схемы канализационных насосных станций

а – раздельная;

б – совмещенная;

в – совмещенная на скальных грунтах.


Определение производительности и напора водопроводных насосных станций первого подъема

При определении производительности насосов первого подъема возможны два основных случая:

1. Насосная станция подает воду на очистные сооружения для хозяйственно-питьевых или производственных нужд;

2.

Насосная станция подает воду в резервуары чистой воды без очистки либо без очистки непосредственно потребителю.

При работе насосной станции по первому варианту расчетную часовую производительность определяют по формуле:

, (1)

где Qсут. мак. – максимальный суточный расход, м3/сут;

- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции, принимается равным 1,04…1,11 в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, конструкции фильтров, принятой интенсивности промывки и схемы повторного использования промывной воды;

Т – продолжительность работы насосной станции, принимаемая обычно 24 часа.

Если насосная станция первого подъема работает по второму варианту, то ее расчетную часовую производительность определяют по аналогичной формуле, но с коэффициентом , учитывающий расход воды на собственные нужды, принимаемый равным 1,01…1,02.

С целью сокращения размеров сооружений и стабилизации процесса очистки, режим работы насосной станции обычно назначается равномерной в течение суток.

Если же водопотребление в течение суток неравномерно, подача насосной станции должна назначаться по максимальному часовому расходу потребителя (при отсутствии регулирующей емкости) и по среднечасовому расходу потребления (при наличии регулирующей емкости).

Окончательный выбор режима работы, следовательно, и подача насосной станции первого подъема определяется на основании технико-экономического обоснования с учетом технологического процесса очистки воды.

При определении подачи насосной станции первого подъема системы объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода необходимо обеспечить возможность форсированной подачи воды в часы пополнения противопожарного запаса.

Восстановление противопожарного запаса может производиться:

· рабочими насосами, если эти насосы задействованы не круглые сутки, т.

е. во время перерывов в их работе;

· рабочими насосами за счет возможного сокращения водопотребления;

· резервными насосами; противопожарными насосами.

В случае если на насосной станции первого подъема установлены противопожарные насосы, то их подача определяется по формуле (2):

, (2)

где 3Qп – полный пожарный расход за три часа (расчетная продолжительность тушения пожара в населенном пункте или на предприятии);

- суммарный расход воды в течение 3 часов наибольшего водопотребления (по графику водопотребления);

Q – средняя часовая подача нормально работающих насосов станции первого подъема;

Т – продолжительность пополнения пожарного запаса (принимается 24…74 часа в соответствие с требованиями СНиП 2.).

Расчетный напор насосов станции первого подъема в каждом конкретном случае определяется по вертикальной планировке с учетом потерь напора во всасывающей и напорной линиях

Рис 4.

Высотная схема подачи воды на очистные сооружения

1 – водоприемный береговой колодец;

2 – насос;

3 – смеситель на очистных сооружениях;

РУВ – расчетный уровень воды.

Как видно на рис.

по графику зависимости скорости от времени рис 12

4 напор насосов, можно определить:

Н = НГ + hω, вс + hω, н + h2 + h3 + 1, (3)

где НГ – статический напор (геометрическая высота подъема воды), т. е. разница отметок уровней воды в смесителе очистных сооружений Zс и у всасывающих водоводов в водоприемном сеточном колодце Zр;

hω, вс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

hω, н – гидравлические потери в напорном трубопроводе, м;

h2 – потери напора в насосной станции, м ;

h3 – потери напора в водомере, м;

1 – запас напора, м.

Статический напор определяют при минимальном расчетном уровне воды в водоисточнике.

Уровень воды в приемной камере водоприемного сеточного колодца устанавливается ниже уровня воды в водоеме на сумму гидравлических потерь на решетке, в самотечных водоводах и на сетке.

Для предварительных расчетов высоту расположения смесителя можно принять 4-6 м над поверхностью земли, при окончательных расчетах эту высоту устанавливают в соответствии с проектом очистной станции.


Определение производительности и напора насосов водопроводной станции второго подъема.

В зависимости от планировки местности и взаимного расположения насосной станции и аккумулирующей емкости различают следующие системы:

· безбашенную,

· с башней в начале сети,

· с контррезервуаром.

Экономичность работы станций второго подъема во многом зависит от правильного выбора режима ее работы.

Режим работы хоз-питьевых насосов выбирают в зависимости от режима водопотребления и наличия в сети регулирующих емкостей.

Мой самый удачный рецепт.
РЭГА РФ Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации.

Подача этих насосов может быть равномерной, при наличии больших регулирующих емкостей либо многоступенчатой при отсутствии регулирующих емкостей. В первом случае аккумулирующая емкость не должна превышать 15%, во втором случае 6% от суточной производительности. Обычно работу насосной станции принимают двух- или трехступенчатой. Под ступенчатой работой понимают работу различного числа насосов в разные часы суток. При расчете подачи насосной станции второго подъема необходимо найти оптимальный вариант режима ее работы – минимальную вместимость аккумулирующей емкости и наименьшую частоту включения насосных агрегатов.

Рис.

5. Совмещенный график водопотребления и равномерной и ступенчатой работы насосной станции

1 – линия водопотребления;

2 – равномерная подача насосной станции;

3 и 4 - ступенчатая работа насосной станции (для различных вариантов подбора времени работы ступеней).

Определение подачи и выбор режима работы насосной станции удобно производить по совмещенному графику водопотребления и водоподачи насосной станции. По соотношению максимального и минимального водопотребления назначают количество ступеней работы насосной станции.

При соотношении >3 принимают трехступенчатый режим работы, при соотношении =1,5…3 – двухступенчатый. При этом необходимо соблюдать следующее условие:

Q1 t1 + Q2 t2 + Q3 t3 = 100%, (4)

где Q1, Q2, и Q3 - подача насосов на первой, второй и третьей ступенях соответственно, %;

t1 , t2, t3 – назначенное время работы соответствующих ступеней, час.

При наличии аккумулирующей емкости расход в час максимального водоразбора может поступать в сеть из башни, что позволяет уменьшить расчетную максимальную подачу (верхняя ступень водоподачи) насосной станции.

При безбашенной схеме водоснабжения график водоподачи хозпитьевых насосов должен совпадать с графиком водопотребления.

Насосная станция второго подъема должна обеспечивать подачу расчетного расхода воды на пожаротушение в период наиболее напряженной работы водопроводной сети, т.

е. в час максимального водопотребления.

Расчетную подачу воды насосами при пожаротушении определяют по формуле (5):

Qпож = Qmax.час + Qп + Qп. п – Q, (5)

где Qmax.час - максимальный часовой расход, м3/час;

Qп – расход воды на наружное пожаротушение, м3/час;

Qпп – суммарный расход воды на промпредприятии (технологические, хозпитьевые нужды), м3/час;

Q - расход воды на прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленных предприятиях, м3/час.

Подача воды на наружное пожаротушение может обеспечиваться группой основных насосов, при этом допускается снижение свободного напора до 10 м.

В машинном зале насосной станции, как правило, устанавливают группу промывных насосов, обеспечивающие подачу воды непосредственно в коммуникации фильтров или контактных осветлителей.

Их подачу определяют по формуле (6), м3/час:

Qпром. = F∙q∙N, (6)

где F – площадь одного фильтра, м2;

q – принятая интенсивность промывки, м3/час на 1 м2;

N – число одновременно промываемых фильтров.

Полный напор хозпитьевых насосов зависит от наличия и места расположения водонапорной башни. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи:

· водонапорная сеть без регулирующей емкости;

· система водоснабжения с водонапорной башней, расположенной в начале сети;

2
03.06.2018
владимирович
Выкладываем их на плоскую тарелку.
Евгеньевич
РЭГА РФ 94 «Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации