给水工程设计

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工厂的给水系统，由水源，配水系统，冷却水循环系统及给水管网等组成。

(一)工厂对水质的要求及水源

不同的用途，有不同的水质要求。

焙烤工厂水的用途可分为：一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等。

一般生产用水和生活用水的水质要求符合生活饮用水标准。特殊生产用水是指直接构成某些产品的组分用水和锅炉用水。这些用水对水质有特殊要求，必须在符合《生活饮用水卫生标准》的基础上给予进一步处理。现将各类用水水质标准的某些项目指标列于表5－3－1中。

表5－3－1 各类用水水质标准

水源的选择，应根据当地的具体情况进行技术经济比较后确定。有城市自来水供应的地方，一般应首先考虑采用自来水，其次考虑地下水，再次才考虑地面水。

各种水源的比较见表5－3－2。

表5－3－2 各种水源的优缺点比较

(二)给水系统

给水系统的设计，主要依据产品对水质和水量的要求而定。可以设置生产生活给水系统或者其他单独的给水系统。然后再按各车间部门的要求，设计各车间部门的用水系统、锅炉用水系统、冷却水用水系统和消防用水系统。

1．按水源区分的给水系统

(1)自来水给水系统：见图5－3－1。

图5－3－1 自来水给水系统示意图

(2)地下水给水系统：见图5－3－2。

图5－3－2 地下水给水系统示意图

(3)地面水给水系统：见图5－3－3。

图5－3－3 地面水给水系统示意图

2．配水系统

从水塔以下的给水系统称为配水系统。小型食品厂的配水系统，一般采用枝状管网。大中型食品厂生产车间，多采用环状管网，以保证多支路进水，并确保水压稳定。

管网上的水压，在设计时要保证每个用水车间和建筑物最高层用水的水压头不小于6～8m。对于水压有特殊要求的工段或设备，可采用局部增压措施。

室外给水管线，多采用铸铁管埋地敷设，管径选择要适宜。过大则浪费材料，太小又将过多损失压头。选择管径时，一般取管内流速不大于2m／s，压头损失在5～10kPa／1000m为宜。

3．冷却水循环系统

食品厂的制冷机房，车间空调机房等常需要大量的冷却水。为减少全厂总用水量，常设置冷却水循环系统和可降低水温的装置，如冷却池、喷水池、自然通风冷却塔和机械通风冷却塔等。为提高效率和节省用地，广泛采用机械通风冷却塔，这种冷却塔具有冷却效果好、体积小、重量轻、安装使用方便，并只需补充循环量的5%～10%的新鲜水，这对水源缺乏或水费较高且电费不高的地区，特别适宜。

4．消防给水系统

食品厂的消防给水管，多数与生产、生活给水管合并。室外消防给水管网以环状管网布局为宜。用水量小于15L／s，可以采用枝状管网。消火栓应设在十字路口，消火栓安置按防火要求设计。

室内消防给水管的直径不小于100mm，并要保证消防构筑物最高点的管内水压不小于10kPa。室内消火栓要配置双股水柱，每股水量不小于2．5L／s，充实水柱长度大于7m。室内消火栓，置于明显易取地段，其距离不大于50m。

(三)全厂用水量的估算

全厂用水包括：生产用水、生活用水和消防用水。

1．生产用水量

生产用水包括所有生产工艺过程用水、锅炉用水以及制冷系统用水。

生产用水量标准是指单位产品的用水量(m³／T)或单位生产设备单位时间的用水量(m³／台·h)。它随产品种类、工艺过程、设备类型、机械化、自动化程度的不同而异。焙烤食品的调配用水量为：每吨面包用水为0．45～0．5m³，每吨饼干用水0．3～0．4m³。生产用水量可按下式计算：

W_产=∑N_产·_q产(m³／d)

式中 N_产——最高日产量(t／d)；

q_产——单位产品用水量标准(m³／t)。

锅炉用水量按锅炉蒸发量的1．2倍计算，小时变化系数取1．5。

制冷机的冷却用水，可按下式计算：

W_c=Q_c／1000(t₂－t₁) (t／h)

式中 W_c——冷却用水量(t／h)；

Q_c——冷凝的热负荷(kJ／h)；

t₂——冷却水的出水温度(℃)；

t₁——冷却水的进水温度(℃)。

一般情况下，取t₂≤36℃，t₁≤32℃。制冷循环系统补充水量，按循环量的5%计。厂内自用车辆冲洗用水，可按经验，小型车：250～400L／d计算；冲洗时间10～20min，大型车按400～600L／d计算，冲洗时间15～20min。

2．生活用水量的估算

生活用水量的多少与当地气候，卫生设施情况以及人们的生活习惯有关。设计时可参照当地同类企业耗水量计算，也可直接查表5－3－3后再用下列公式计算。

表5－3－3 生活用水计算参数

W=K·N·Q／1000T (t／h)

式中 W——最大小时生产用水量(t／h)；

K——小时变化系数；

Q——用水量指数；

N——使用人数；

T——使用时间。

3．消防用水的估算

食品厂的室外消防用水量为10～75L／s，室内消防用水量以2．5L／s计。由于食品工厂的生产用水量一般都较大，在计算全厂总用水量时，可不计消防用水量，在发生火警时，可调整生产和生活用水量加以解决。

4．管网水力设计计算

水力计算是在绘制管网系统轴测图基础上进行的，其目的是确定给水管网的管径和总水头。水力计算包括流量、流速、管径、水头损失和总水头等项计算和选定。

室内给水所需总压力为：

H=H₁+H₂+H₃+H₄

式中 H——建筑物给水管进口处所需总压力(Pa)；

H₁——配水点与建筑物进水管的标高(m)；

H₂——管道沿程和局部水头损失之和(Pa)；

H₃——水表中的水头损失(Pa)；

H₄——配水点所需流出水压头(Pa)。

干管、立管和横管一般选管内流速为1．0～1．8m／s，不小于2．0m／s。

给水管网沿程水头损失h₁(Pa)按下式计算：

h₁=i·l=(0．0010)v²·l／D^1．3

式中 i——单位长度管段的沿程水头损失(Pa／m)；

v——流速(m／s)；

D——管子的计算内径(m)；

l——管道的长度(m)。

已知管内流量，选定流速，即可计算管径。i可在《给排水手册》中查找。

管道局部水头损失可按：

生活给水管：(25%～30%)·h₁；

生产给水管：(20%)·h₁；

消防给水管：(10%)·h₁。