Механизации, электрификации и автоматизации животноводства

5) Вода образует многочисленные соединения, в которых ее молекула полностью сохраняется. Это так называемые гидраты. Если гидрат кристаллический, то он называется кристаллогидратом. Например: 

CuSO4 +5 H2O =CuSO4.5H2O 

вещество белого цвета (безводный сульфат меди)       

кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы 

Приведем другие примеры образования гидратов: 

H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (гидрат  серной кислоты) 

NaOH + H2O = NaOH.H2O (гидрат  едкого натра) 

Соединения, связывающие  воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха. 

6) Особая реакция  воды – синтез растениями крахмала (C6H10O5)n и других подобных соединений (углеводов), происходящая с выделением кислорода: 

6n CO2 + 5n H2O = (C6H10O5)n + 6n O2 (при действии света) 
 

1.2. Значение водоснабжения 

По назначению водопроводы подразделяют на следующие: 

хозяйственно-питьевые — для удовлетворения питьевых  и  хозяйственных  нужд населения; 

производственные  — для снабжения промышленных предприятий   водой; 

противопожарные — подающие воду для тушения пожара; 

объединенные  — предназначенные для одновременного удовлетворения различных нужд, при этом в ряде случаев хозяйственно-питьевые водопроводы могут совмещаться с противопожарными или производственными. Таковы хозяйственно-противопожарная, производственно-противопожарная и другие системы. 

По способу  подачи воды различают напорные и  самотечные водопроводы. 

Напорными водопроводами  называют такие, в которых вода из источника н потребителю подается насосами; самотечными — в которых вода из высоко расположенного источника к потребителю поступает самотеком. Такие водопроводы иногда устраивают в горных районах страны. 

В зависимости  от качества воды в источнике и  требований, предъявляемых к воде потребителями, водопроводы строят с сооружениями для очистки и обработки воды и без них, К первым относят хозяйственно-питьевые водопроводы, получающие воду из поверхностных источников — рек, озер, водохранилищ. К водопроводам без очистных сооружений относят хозяйственно-питьевые, питающиеся водой из артезианских скважин. Для технологических нужд промышленных предприятий вода из поверхностных источников часто бывает пригодна без очистки. 

По способу  использования воды промышленными  предприятиями производственные водопроводы устраивают прямоточные, оборотные или с последовательным использованием воды. 

В случае прямоточного водоснабжения вода, использованная в производстве, сбрасывается в водоем без очистки, если она не загрязнена, или после очистки при загрязнении (от газоочистки, прокатных станов,  разливки чугуна и пр.). 

При оборотном  водоснабжении воду, нагретую в производстве, не сбрасывают в водоем, а вновь  подают на производство после охлаждения ее в прудах, на градирнях или брызгальных бассейнах. Для пополнения потерь воды (в охладительных сооружениях, при утечке и др.) в оборотный цикл добавляют свежую воду из источника. 

Схема с поворотным использованием воды дана на рис. 2,6. Насосами 1 вода после охлаждения на сооружении 2 подается по трубам 3 к производственным агрегатам 4. Нагретая вода поступает в трубопроводы 5 (на чертеже она показана пунктиром) и отводится на охлаждающие сооружения 2 (градирни, брызгальные бассейны, охладительные пруды). Добавление свежей воды из источника через водоприемник 6 производится насосами 7 по водоводам 8. 

Оборотное (повторное) водоснабжение обычно устраивают при  ограниченном дебите природного источника; однако и при достаточном дебите оно может быть экономичнее прямоточного водоснабжения. 

Водопроводы с последовательным использованием воды применяют в случае возможности ее использования после одного потребителя другими. Такие водопроводы рекомендуется применять возможно шире. 

Водопроводы разделяют  на наружные и внутренние. К наружному  водопроводу относят все сооружения для забора, очистки воды и распределения ее водопроводной сетью. Внутренние водопроводы забирают воду от наружной сети и подают ее потребителям в здания 
 

2. Технологический  расчет водоснабжения 

1. Эксплуатация системы централизованного водоснабжения осуществляется в соответствии с расчетно-технологической схемой системы централизованного водоснабжения.

В расчетно-технологической схеме системы централизованного водоснабжения на основании гидравлических расчетов определяется производственная мощность водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей.

2. Расчетно-технологическая схема системы централизованного водоснабжения разрабатывается в составе проектной документации на строительство и реконструкцию системы централизованного водоснабжения. Производственная мощность водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей централизованной системы водоснабжения должна рассчитываться на средний часовой расход максимального водопотребления в сутки.

3. Гидравлический расчет совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей производится в объеме, необходимом для:

обоснования системы подачи и распределения воды на расчетный срок и установления очередности ее осуществления;

подбора насосного оборудования, выбора способов регулирования работы насосов;

определения требуемых объемов регулирующих емкостей и их расположения для каждой очереди строительства.

4. На основе гидравлического расчета эксплуатации сооружений системы централизованного водоснабжения определяются условия совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей при всех характерных режимах подачи воды.

Гидравлический расчет совместной эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов, станций водоподготовки, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей выполняется для следующих характерных режимов подачи воды:

максимального водопотребления в сутки - максимального, среднего и минимального часовых расходов, а также максимального часового расхода воды на пожаротушение;

среднего водопотребления в сутки - среднего часового расхода;

минимального водопотребления в сутки - минимального часового расхода;

иных характерных режимов подачи воды.

5. Для систем производственного водоснабжения характерные режимы подачи воды устанавливаются в соответствии с особенностями технологии производства и обеспечения противопожарной безопасности.

6. Гидравлический расчет взаимодействия магистральных и распределительных сетей системы водоснабжения должен быть выполнен для всех характерных периодов водопотребления с учетом возможной подачи воды на нужды пожаротушения, как при нормальных условиях работы системы, так и в аварийных ситуациях.

7. На основании гидравлических расчетов эксплуатации централизованной системы водоснабжения в нормальных условиях должны определяться меры по:

ограничению избыточных свободных напоров, приводящих к утечкам и нерациональному расходованию воды;

обеспечению оптимального использования магистральной сети системы водоснабжения для подачи воды в распределительные сети.

8. Объем подачи воды в наиболее неблагоприятно расположенные места ее отборов не должен сокращаться более чем до 25% от максимального расчетного расхода, и свободный напор воды должен составлять не менее 10 м.

9. Для обеспечения работы системы водоснабжения при аварийном повреждении одного из участков водоводов водопроводной сети гидравлическими расчетами должна быть подтверждена возможность подачи воды в объеме не менее 70% суммарного максимального водопотребления.

На основании гидравлических расчетов эксплуатации централизованной системы водоснабжения в аварийных условиях должны определяться меры по ограничению подачи воды в районы с нормальным водопотреблением в целях возможно большего увеличения подачи воды в районы с дефицитом воды.

10. При выполнении гидравлического расчета эксплуатации водозаборных сооружений, трубопроводов и сетей объединенной системы водоснабжения на период пожаротушения не учитывается аварийное выключение водоводов и линий кольцевых сетей, а также секций и блоков сооружений.

На основании гидравлических расчетов работы централизованной системы водоснабжения должны приниматься меры по возможно меньшему снижению подачи воды на пожаротушение (снижение свободных напоров в сети для сокращения водопотребления на хозяйственно-бытовые и питьевые нужды, выключение горячего водоснабжения, станций подкачки воды в здания повышенной этажности, расположенные вне зоны пожаротушения и т.д.).

11. При возникновении аварий и других чрезвычайных ситуаций, повлекших выход из строя или отключение насосных станций, в район питания выключенной насосной станции должна быть обеспечена передача воды от других (или другой) насосных станций централизованной системы водоснабжения в объеме не менее 20% режима максимальной подачи воды выключенной станции 
 

2.1. Определение  потребности   в  воде 

      При определении потребности в воде на животноводческих фермах сначала определяют среднесуточный расход воды, а потом - максимальный суточный расход воды с учетом коэффициента суточной неравномерности, и эта величина используется для дальнейшего расчета.

      Среднесуточный расход воды по отдельным фермам определяют:

                                  Q₁ = a₁ × m₁ + a₂ × m₂ +...+ a_n × m_n,                           

      где a₁, a₂, a_n - количество потребителей различных видов; m₁, m₂, m_n - среднесуточная норма водопотребления для одного потребителя, л/сут.

      Расчетные нормы водопотребления по СНиП для различных видов животных и на технические нужды приведены в приложении 1.

                    Тогда среднесуточный расход воды по отдельным фермам составляет:

                     Q_1стф = 2400*20+10000*2+80*60=72,8 м³/сут;

                     Q_1мтф=400*80+300*25+12000*2+12000*5=123,5 м³/сут; 

      Расход воды в течение суток, летом и зимой неравномерен, поэтому для расчета водопроводных сооружений и оборудований необходимо знать максимальный суточный расход воды по отдельным фермам. Этот суточный расход воды определяется:                     Q_max = Q₁ × k₁,                                   

      где k₁- коэффициент суточной неравномерности, равный 1,3...1,5

      Тогда максимальный суточный расход воды с учетом вышесказанного по отдельным фермам составляет:

Q_max.стф=72,8*1,5=109,20м³/сут; Q_max.мтф=123,5*1,5=185,25м³/сут; 

      С учетом рельефа местности, дебита источников считается целесообразным использование  централизованной системы водоснабжения для МТФ и СТФ с использованием водоисточника 4 на отметке 142, размещая при этом рядом напорно-регулирующего устройства, а для овцеводческой фермы принимается местная система водоснабжения, так как недалеко от этой фермы имеется водоисточник в виде шахтного колодца.

      При решении вопроса о пригодности водоисточников для выбранных систем водоснабжения определяется минимальная продолжительность работы водоподъемной машины при условии равенства ее производительности дебиту источника:                                           

 T_min = Q_max.сум /D,                   

      где Q_max.сум - суммарный максимальный суточный расход воды, м³/сут;

                D- дебит источника, м³/ч.

     Тогда минимальная продолжительность  работы водоподъемной машины в течение суток для централизованной системы с учетом дебита водоисточника 4 составляет: T_min=(109,20+185,25)/50=5,889 ч/сут.