Методика гидравлических расчетов трубопроводов теплоснабжения. Лекции - Источники и ситемы теплоснабжения - файл Конс_6.doc

Страница 1

Гидравлический расчёт является важнейшим элементом проектирования тепловых сетей.

В задачу гидравлического расчёта входят:

1. Определение диаметров трубопроводов,

2. Определение падения напора в сети,

3. Установление величин напоров (давлений) в различных точках сети,

4. Увязка напоров в различных точках системы при статическом и динамическом режимах её работы,

5. Установление необходимых характеристик циркуляционных, подкачивающих и подпиточных насосов, их количества и размещение.

6. Определение способов присоединения абонентских вводов к тепловой сети.

7. Выбор схем и приборов автоматического регулирования.

8. Выявление рациональных режимов работы.

Гидравлический расчёт производят в следующем порядке:

1) в графической части проекта вычерчивают генплан района города в масштабе 1:10000, в соответствии с заданием наносят место расположения источника теплоты (ИТ);

2) показывают схему тепловой сети от ИТ к каждому микрорайону;

3) для гидравлического расчёта тепловой сети на трассе трубопроводов выбирают главную расчётную магистраль, как правило, от источника тепла до наиболее удалённого теплового узла;

4) на расчётной схеме указывают номера участков, их длины, определяемые по генплану с учётом принятого масштаба, и расчётные расходы воды;

5) на основании расходов теплоносителя и, ориентируясь на удельную потерю давления до 80 Па/м, назначают диаметры трубопроводов на участках магистрали;

6) по таблицам определяют удельную потерю давления и скорость теплоносителя (предварительный гидравлический расчёт);

7) рассчитывают ответвления по располагаемому перепаду давлений; при этом удельная потеря давления не должна превышать 300 Па/м, скорость теплоносителя – 3,5 м/с;

8) вычерчивают схему трубопроводов, расставляют отключающие задвижки, неподвижные опоры, компенсаторы и другое оборудование; расстояния между неподвижными опорами для участков различного диаметра определяются на основании данных таблицы 2;

9) на основании местных сопротивлений определяют эквивалентные длины для каждого участка и вычисляют приведённую длину по формуле:

10) вычисляют потери давления на участках из выражения

,

Где α – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местных сопротивлениях;

∆pтр – падение давления на трение на участке тепловой сети.

Окончательный гидравлический расчет отличается от предварительного тем, что падение давления на местных сопротивлениях учитывается более точно, т.е. после расстановки компенсаторов и отключающей арматуры. Сальниковые компенсаторы применяют при d ≤ 250 мм, при меньших диаметрах – П-образные компенсаторы.

Гидравлический расчёт выполняется для подающего трубопровода; диаметр обратного трубопровода и падение давления в нём принимают такими же, как и в подающем (п. 8.5 ).

Согласно пункту 8.6 , наименьший внутренний диаметр труб должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм, а для циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения – не менее 25 мм.

Предварительный гидравлический расчёт начинают с последнего от источника теплоты участка и сводят в таблицу 1.

Таблица 6 – Предварительный гидравлический расчёт

№ участка							lпр=lх (1+α), м	∆Р=Rхlпр, Па
МАГИСТРАЛЬ
РАСЧЕТНОЕ ОТВЕТВЛЕНИЕ
								∑∆Ротв =

Водяные системы теплоснабжения представляют собой сложные гидравлические системы, в которых работа отдельных звеньев находится во взаимной зависимости. Одним из важных условий работы таких систем является обеспечение в тепловой сети перед центральными или местными тепловыми пунктами располагаемых напоров, достаточных для подачи в абонентские установки расходов воды, соответствующей их тепловой нагрузке.

Гидравлический расчет – один из важных разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. При проектировании тепловой сети в гидравлический расчет входят следующие задачи: определение диаметров трубопроводов, определение падение давления, определение давлений в различных точках сети, увязка всей системы при различных режимах работы сети. Результаты гидравлического расчета дают следующие исходные данные:

1) Для определения капиталовложений, расход металла труб и основного объема работ на сооружение тепловой сети;

2) Установление характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количество насосов и их размещение;

3) Выяснения условия работы условий источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;

5) Разработка режимов эксплуатации систем теплоснабжения.

В качестве исходных данных для расчёта обычно задаются: схема тепловой сети, параметры теплоносителя на входе в рассчитываемый участок, расход теплоносителя и длина участков сети. Поскольку в начале расчёта неизвестен ряд величин, задачу приходиться решать методом последовательных приближений в два этапа: приближенный и проверочный расчёты.

Предварительный расчёт

1. Определяется располагаемая потеря напора в сети исходя из обеспечения необходимого статического напора на абонентском вводе. Определяется тип пьезометрического графика.

2. Выбирается самая отдалённая точка тепловой сети (расчётная магистраль).

3. Магистраль разбивается на участки по принципу постоянства расхода теплоносителя и диаметра трубопровода. В некоторых случаях в пределах участка с равным расходом изменяется диаметр трубопровода. На участке находится сумма местных сопротивлений.

4. Вычисляется предварительное падение давления на данном участке, оно же является максимально возможным падением давления на рассматриваемом участке.

5. Определяется доля местных потерь данного участка и удельное линейное падение давления. Доля местных потерь представляет собой отношение падения давления в местных сопротивлениях к линейному падению давления прямолинейных участков.

6. Предварительно определяется диаметр трубопровода рассчитываемого участка.

Проверочный расчёт

1. Предварительно рассчитанный диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного типоразмера трубы.

2. Уточняется линейное падение давление и вычисляется эквивалентная длина местных сопротивлений. Эквивалентная длина местных сопротивлений – прямолинейный трубопровод линейное падение давления на котором равно падению давления в местных сопротивлениях.

3. Рассчитывается истинное падение давления на участке, которое является полным сопротивлением данного участка.

4. Определяется потеря напора и располагаемый напор в конечной точки участка между подающий и обратной линиях.

Все участки тепловой сети рассчитываются по данной методике и увязываются между собой.

Для проведения гидравлического расчета обычно задаются схемой и профилем тепловой сети, а затем выбирают наиболее удаленную точку, которые характеризуется наименьшим удельным падением магистрали. Расчетная температура сетевой воды в подающей и обратной линиях тепловой сети: t1=150 °С, t2=70 °С. Расчетная схема тепловой сети показана на рис. 5.1.

Располагаемый напор в точке ввода м. вод. ст. Располагаемый напор на всех абонентских вводах м. вод. ст. Средний удельный вес воды γ =9496 Н/м 2 , длина расчетной магистрали, L(0-11)=820 м.

Определяем расходы воды на участках в соответствии с расчетной схемой и результаты сводим в в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Расход воды по участкам

№ участка	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10
G,т/ч	65,545	60,28	47,1175	31,3225	26,6425	18,745	9,6775	6,1675	3,8275
№ участка	10-11	1-1.1	2-2.1	3-3.1	3.1-3.2	3.1-3.3	3.3-3.4	3.3-3.5	3.5-3.6
G,т/ч	1,755	0,585	0,585	9,945	0,585	8,19	0,585	5,5575	3,51
№ участка	3.5-3.7	4-4.1	5-5.1	6-6.1	7-7.1	8-8.1	9-9.1	10-10.1	11-1.1
G,т/ч	1,17	0,585	0,8775	0,585	0,8775	0,8775	0,8775	2,6325	0,8775

Предварительный расчет

Располагаемая потеря напора м. вод. ст. Распределяем поровну эту потерю напора между подающей и обратной линиями тепловой сети, поскольку тепловая сеть выполнена в двух трубном исполнение, одинаковый профиль труб . вод. ст.

Падение давления на участке 1-2, Па:

δP1-2 = δH*ƴ*L1-2/L1-27=4748

∑Ƹ=∑Ƹзадв+∑Ƹ90ᵒ+∑Ƹкомп=2,36

Определяем долю местных сопротивлений

0,20

где коэффициент при эквивалентом шероховатости ..

Предварительно вычисляем удельное линейное падение давления, Па/м и диаметр участка 1-2, м:

Па/м;

,

где коэффициент при эквивалентой шероховатости для стальных труб, .

Поверочный расчет

Выбираем ближайший стандартный внутренний диаметр, мм по ГОСТ 8731-87 "Трубы стальные" .

Dв.1-2 = 0,261 мм.

Определяем удельное линейное падение давления, Па/м:

11,40Па/м,

где коэффициент при эквивалентом шероховатости, .

Рассчитываем эквивалентную длину местных сопротивлений, м участка трубопровода на участке 1-2

28,68м,

где – коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости .

Потеря давления на участке трубопровода 0-1, Па:

Потеря напора на участке трубопровода 0-1, м. вод.ст.:

0,13м.

Так как потеря напора в подающей и обратной линиях тепловой сети одинакова, то располагаемый напор в точке 1, можно вычислить по формуле:

Для остальных участков рассматриваемой магистрали расчеты проводятся аналогично, их результаты представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Гидравлический расчет магистрали теплопровода

Предварительный	Поверочный
№	L,м	δP,Па	Σξ	А	Rл, Па/м	d, м	d", м	R", Па/м	Lэ, м	δP",Па	δH", м	ΔH", м
0-1			1,34	0,46	40,69	0,29	0,313	9,40	17,05	348,14	0,04	29,93
1-2			2,36	0,20	49,38	0,28	0,261	11,40	28,68	1238,73	0,13	29,74
2-3		3264,25	1,935	0,24	47,83	0,28	0,261	11,04	23,69	868,90	0,09	29,82
3-4		3857,75	2,105	0,22	48,58	0,28	0,261	11,21	25,68	1016,91	0,11	29,79
4-5		10979,75	4,145	0,15	51,46	0,27	0,261	11,88	49,87	2789,63	0,29	29,41
5-6		3857,75	2,105	0,22	48,58	0,28	0,261	11,21	25,68	1016,91	0,11	29,79
6-7		7418,75	3,125	0,17	50,68	0,27	0,261	11,70	37,74	1903,62	0,20	29,60
7-8			3,38	0,17	50,93	0,27	0,261	11,76	40,77	2125,15	0,22	29,55
8-9		2670,75	1,765	0,27	46,79	0,28	0,261	10,80	21,72	720,73	0,08	29,85
9-10		1483,75	1,425	0,39	42,69	0,28	0,313	9,86	17,92	423,17	0,04	29,91
10-11		890,25	1,255	0,57	37,74	0,29	0,313	8,72	16,25	272,45	0,03	29,94

Ответвление рассчитываться как транзитные участки с заданным падением давления (напора). При расчете сложных ответвлений, сначала находиться расчетное направление как направление с минимальным удельным падением давления, а затем проводят все остальные операции.

Гидравлический расчет ответвления теплопровода показан в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Результаты гидравлического расчета ответвлений

№	L,м	δP,Па	Σξ	А	Rл, Па/м	d, м	d", м	R", Па/м	Lэ, м	δP",Па	δH", м	ΔH", м
3-3.1			1,34	0,458607	25,36	0,31	0,313	5,86	19,07	229,1455	0,02	29,95
3.1-3.2		593,5	1,17	0,80085	27,35	0,31	0,313	6,32	16,36	166,6545	0,02	29,96
3.1-3.3		2077,25	1,595	1,224859	22,87	0,32	0,313	5,29	23,27	308,2111	0,03	29,94
3.3-3.4		593,5	1,17	0,80085	27,35	0,31	0,313	6,32	16,36	166,6545	0,02	29,96
3.3-3.5		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96
3.5-3.6			2,02	0,230444	19,65	0,33	0,313	4,55	30,55	411,7142	0,04	29,91
3.5-3.7			1,34	0,458607	25,36	0,31	0,313	5,86	19,07	229,1455	0,02	29,95
4-4.1		593,5	1,17	0,80085	27,35	0,31	0,313	6,32	16,36	166,6545	0,02	29,96
5-5.1		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96
6-6.1		593,5	1,17	0,80085	27,35	0,31	0,313	6,32	16,36	166,6545	0,02	29,96
7-7.1		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96
8-8.1		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96
9-9.1		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96
10-10.1		2670,75	1,765	0,268471	21,46	0,32	0,313	4,97	26,14	353,213	0,04	29,93
11-11.1		890,25	1,255	0,572688	26,32	0,31	0,313	6,08	17,71	199,023	0,02	29,96

Пьезометрический график показан на рис. 5.2.

6.Расчет толщины изоляции

Среднегодовая температура теплоносителя t 1 =100, t 2 =56,9

Определим внутренний d в.э и наружный d н.э эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9×0,6 м) и наружным (1,15×0,78 м) размерам его поперечного сечения:

м

м

Определим термическое сопротивление внутренней поверхности канала

Определим термическое сопротивление стенки канала Rк, приняв коэффициент теплопроводности железобетона λст = 2,04 Вт/(м · град):

Определим при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта λгр = 2,0 Вт/(м · град), термическое сопротивление грунта

Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 °С , определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего t т.п и обратного t т.о трубопроводов:

Определим также, используя прил. , коэффициенты

теплопроводности тепловой изоляции (Теплоизоляционные изделия

из пенополиуретана) для подающего λ к1 и обратного λ к2 трубопроводов:

λ к 1 = 0,033 + 0,00018 t т.п = 0,033 + 0,00018 ⋅ 70 = 0,0456 Вт/(м⋅°С);

λ к2 = 0,033 + 0,00018 t т.о = 0,033 + 0,00018 ⋅ 48,45 = 0,042 Вт/(м⋅ °С).

Определим термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя:

Примем по прил. нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего ql1 = 45 Вт/м и обратного ql2 = 18 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего Rtot1 и обратного Rtot2 трубопроводов при К1 = 0,9 :

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего ϕ1 и обратного ϕ2 трубопроводов:

Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего Rк.п и обратного Rк.о трубопроводов, м ⋅°С/Вт:

R к.п = R tot1 − R п.c − (1+ϕ 1)(R п.к + R к + R гр)=

2,37− 0,1433− (1+ 0,4)(0,055 + 0,02+ 0,138) =1,929 м⋅ °С /Вт;

R к.о = R tot2 − R п.c − (1+ϕ 1)(R п.к + R к + R гр)=

3,27− 0,1433− (1+ 2,5)(0,055 + 0,02 + 0,138) = 2,381 м ⋅ °С /Вт.

Определим значения В для подающего и обратного трубопроводов:

Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего δк1 и обратного δк2 трубопроводов:

Принимаем толщину основного слоя изоляции для подающего мм, обратного трубопроводов мм.

Расчет компенсатора

Компенсаторы предназначены для компенсации температурных удлинений и деформаций для предотвращения разрушения трубопроводов. Компенсаторы располагаются между неподвижными опорами.

Расчет компенсатора для 3го участка.

Приняв коэффициент температурного удлинения α=1,25 10⋅ − 2 мм/(м ⋅°С) , используя данные табл. 14.2 прил. 14 , определим максимальную длину участка, на которой может обеспечить компенсацию один сильфонный компенсатор:

Здесьλ– амплитуда осевого хода, мм, λ = 60мм

Необходимое количество компенсаторов n на расчетном участке составит

шт

Примем одинаковые пролеты между неподвижными опорами

83/2= L ф = 41,5м.

Определим фактическую амплитуду компенсатора λ ф при длине пролета между неподвижными опорами L ф = 41,5 м.

R с. к, приняв одинаковые пролеты между неподвижными опорами L = 41,5 м:

R c.к = R ж + R р,

где R ж – осевая реакция, возникающая вследствие жесткости осевого хо- да, определяется по формуле (1.85)

R ж = С λ λ ф = 278 · 36,31 =10094,2 Н

где С λ – жесткость волны, Н/мм, (С λ = 278 Н/мм);

R р – осевая реакция от внутреннего давления, Н , определяемая

Определим реакцию компенсатора Р с. к

R c.к = R ж + R р = 10094,2+ 17708 = 27802,2 Н.

В системе теплоснабжения тепловой пункт, связывающий тепловую сеть с потребителем теплоты, занимает важное место. Посредством теплового пункта (ТП) осуществляется управление местными системами потребления (отоплением, горячим водоснабжением, вентиляцией), в нем также производится трансформация параметров теплоносителя (температуры, давления, поддержание постоянства расхода, учет теплоты и др.). Одновременно в тепловом пункте осуществляется управление самой сетью, так как в нем производится по отношению к тепловой сети распределение теплоносителя и контроль его параметров

Проект теплового пункта выполняем для 5 этажного дома, подключенного на участке 6.

Схема индивидуального теплового пункта приведена

Подбор смесительных насосов

Подача насоса определяется согласно СП 41-101-95 по формуле:

где –расчетный максимальный расход воды на отопление из тепловой сети кг/с;

u – коэффициент смешения, определя­емый по формуле:

где – температура воды в подающем трубо­проводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для про­ектирования отопления t н.о, °С;

–тоже, в подающем трубопроводе сис­темы отопления, °С;

– то же, в обратном трубопроводе от сис­темы отопления, °С;

;

Напор смесительного насоса при таких схемах установки определяется в зависимости от давления в тепловой сети, а так же требующегося давления в системе отопления и принимается с запасом в 2 -3 м.

Выбираем циркуляционные насосы WiloStratos ECO 30/1-5-BMS. Это стандартные насосы с мокрым ротором и фланцевым присоединением. Насосы предназначены для использования в системах отопления, промышленных циркуляционных системах, системах водоснабжения и кондиционирования.

WiloStratos ECO успешно используются в системах, где температура перекачиваемой жидкости составляет широкий диапазон: от -20 до +130°С. Многоступенчатый (2-х, 3-х) переключатель частоты вращения позволяет оборудованию подстраиваться под текущие условия системы отопления.

Устанавливаем 2 насоса фирмы Wilo марки ECO 30/1-5-BMSс подачей 3 м^3/ч, напором 6 м. Один из насосов находится в резерве.

Подбор циркуляционного насоса

Выбираем циркуляционный насос типа GrundfosComfort. Эти насосы обеспечивают циркуляцию воды в системе ГВС. Благодаря этому горячая вода течет сразу же после того, как открывается кран. Этот насос комплектуется встроенным термостатом, автоматически поддерживающим заданную температуру воды в диапазоне от 35 до 65 °С. Это насос с «мокрым ротором», но благодаря его сферической форме практически невозможна блокировка рабочего колеса вследствии загрязнения насоса содержащимися в воде примесями. Выбираем насос Grundfos UP 15-14 B с подачей 0,8 м 3 /час, напор 1,2 м, мощностью 25 Вт.

Выбор магнитных фланцевых фильтров

Магнитные фильтры предназначены для улавливания стойких механических примесей (в том числе ферромагнетиков) в неагрессивных жидкостях с температурой до 150 °С и давлением 1,6 МПа (16 кгс/см 2). Они устанавливаются перед счетчиками холодной и горячей воды. Принимаем фильтр ФМФ.

Выбор грязевика

Грязевики предназначены для очистки воды в системах теплоснабжения от взвешенных частиц грязи, песка и других примесей.

Устанавливаем грязевик серии Ду65 Ру25 Т34.01 с.4.903-10 на подающем трубопроводе при вводе в тепловой пункт.

Выбор регулятора расхода и давления

Регулятор применяют как регулятор прямого действия для автоматизации абонентских вводов жилых зданий. Он подбирается по коэффициенту пропускной способности клапана:

где DР = 0,03…0,05 МПа – перепад давления на клапане, принимаем DР = 0,04 МПа.

м 3 /ч.

Выбор регулятора расхода и давленияDanfoss AVP с условным диаметром, D y – 65 мм, - 2 м 3 /ч

Выбор терморегулятора

Предназначен для автоматического регулирования температуры в открытых системах ГВС. Регулятор снабжен блокировочным устройством, защищающим систему отопления от опорожнения в часы пиковых нагрузок ГВС и в аварийных ситуациях.

Выбираем терморегуляторDanfossAVT/VGс условным диаметром, D y – 65 мм, - 2 м 3 /ч.

Выбор обратных клапанов

Обратные клапаны являются запорной арматурой. Они предотвращают обратный ток воды.

Обратные клапаны типа 402 фирмы Danfoss устанавливаем на трубопроводе после РР, на перемычке после насосов, после циркуляционного насоса, на трубопроводе ГВС.

Выбор предохранительного клапана

Предохранительные клапаны – это вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты технологической системы и трубопроводов от недопустимого повышения давления рабочей среды путем частичного ее сброса из защищаемой системы. Наиболее распространены пружинные предохранительные клапаны, в которых давлению рабочей среды противодействует сила сжатой пружины. Направление подачи рабочей среды - под золотник. Клапан предохранительный чаще всего присоединяется к трубопроводу с помощью фланца, колпаком вверх.

Выбираем клапан предохранительный пружинный без ручного подрыва 17нж21нж (СППК4) с D у = 65 мм.

Выбор шаровых кранов

На подающем трубопроводе из тепловой сети, а также на обратке, на трубопроводах к терморегулятору и после него устанавливаем шаровые краны, из углеродистой стали (шар – нержавеющая сталь), сварные, с рукояткой, фланцевые, (Р у = 2,5 МПа) типа Jip, фирмы Danfoss, с D у = 65 мм. На циркуляционном трубопроводе линии ГВС до и после циркуляционного насоса, устанавливаем шаровые краны с D у = 65 мм. Перед подающей линии системы отопления и после обратной линии шаровые краны с D у = 65 мм и с D у = 65 мм. На перемычке насосов смешения устанавливаем шаровые краны с D у = 65 мм.

Выбор теплосчетчика

Теплосчетчики для закрытых систем теплоснабжения предназначены для измерения суммарного количества тепловой энергии и суммарного объемного количества теплоносителя. Устанавливаем тепловычислитель Логика 9943-У4 срасходомером SONO 2500 CT; Dу= 32 мм.

Тепловычиситель рассчитан на работу в открытых и закрытых системах водяного теплоснабжения от 0 до 175 ºС и давления до 1,6 МПа. Разность температур воды в подающем и обратном трубопроводе системы от 2 до 175 ºС. Прибор обеспечивает подключение двух однотипных платиновых термопреобразователей сопротивления и одного или двух расходомеров. Обеспечивает регистрацию показаний параметров в электронном архиве. Прибор формирует месячные и суточные отчеты, где в табличной форме представлены все необходимые сведения о потреблении тепловой энергии и теплоносителя.

Комплект термопреобразователей КТПТР-01-1-80 платиновый предназначен для измерения разности температур в подающем и обратном трубопроводах систем теплоснабжения. Применяется в составе теплосчетчиков. Принцип работы комплекта основан на пропорциональном изменении электрического сопротивления двух подобранных по сопротивлению и температурному коэффициенту термопреобразователей в зависимости от измеряемой температуры. Диапазон измерения температуры от 0 до 180 о С .

Заключение

Целью работы являлась разработка системы теплоснабжения жилого микрорайона. Район состоит из тринадцати зданий, одиннадцать жилых, один детский сад и одна школа., место расположения района г. Омск.

Разрабатываемая система теплоснабжения закрытая с центральным качественным регулированием с температурным графиком 130/70 . По роду подачи тепла двухступенчатая – здания непосредственно присоединяются к тепловой сети через автоматизированные ИТП, ЦТП отсутствуют.

При разработке тепловой сети были выполнены следующие необходимые расчеты:

Определенны тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и ГВС всех абонентов. В качестве метода определения нагрузок отопления и вентиляции использован метод по укрупненным показателям. Исходя из типа и объема здания задавались удельными тепловыми потерями здания. Расчетные температуры приняты согласно наружной температуре по СНиП «Строительная климатология». Температура внутри помещения по справочным данным согласно СанПиН исходя из назначения помещения. Нагрузку на ГВС определяли по нормативному расходу горячей воды на одного человека согласно справочных данных исходя из типа здания.

Рассчитан график центрального качественного регулирования

Определенны расчетные расходы сетевой воды (абонентов)

Разработана гидравлическая схема тепловой сети и выполнен гидравлический расчет, цель которого определить диаметры трубопроводов и падение давления на участках тепловой сети

Выполнен тепловой расчет теплопроводов, т.е. расчет изоляции для снижения теплопотерь в сети. Расчет выполнен по методу непревышения нормируемых тепловых потерь. В качестве теплопроводов выбрана предизолированная труба с изоляцией из пенополиуретана. Способ прокладки трубопровода бесканальный

Выполнен подбор компенсаторов для компенсации удлинения трубопроводов вследствие температурного расширения. В качестве компенсаторов применены сильфонные компенсаторы.

-был разработана схема индивидуального теплового пункта и подобраны основные элементы, т.е. насосы, регулирующие клапана, терморегуляторы и.т.д.

Библиографический список

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети/ Е.Я.Соколов; .– М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.:ил.

2. Тихомиров А.К. Теплоснабжение района города: учеб. Пособие/ А.К. Тихомиров.- Хабаровск: Изд-во Тхоокеан. Гос. Ун-та, 2006.-135с.

3. Манюк В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник./ В.И. Манюк, Э.Б.Хиж и др. М.:Стройиздат,1988. 432с.

4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей./Под.ред. А.А. Николаева. М. 1965. 359с.

5. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. 320с.

6. Златопольский А.Н. Экономика, организация и планирование теплосилового хозяйства промышленного предприятия/ Златопольский А.Н., Прузнер С.Л., Калинина Е.И., Ворошилов Б.С. М.: Энергоатомиздат, 1995. 320с.

7. Сборник №24 «Теплоснабжение и газопроводы – наружные сети» ТЕР 81-02-24-2001 (г. Омск), 2002г.

8. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция.

9. И.В. Беляйкина Водяные тепловые сети/ И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; Под ред. Н.К.Громова, Е.П. Шубина. М.: Энергоатомиздат, 1988г. 376с.

10. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети.

11. Козин В.Е. Теплоснабжение/ Козин В.Е., Левина Т.А., Марков А.П., Пронина И.Б., Слемзин В.А. М.: Высшая школа, 1980. 408с.

12.Теплоснабжение (курсовое проектирование): Учебное пособие/ В. М. Копко, Н.К. Зайцев, Г. И. Базыленко-Мн,1985-139 с.

13. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»

14 Применение средств автоматизации Danfoss в тепловых пунктах систем централизованного теплоснабжения зданий, В.В. Невский, 2005г.

15. Cтандартные автоматизированные блочные тепловые пункты фирмы Danfoss, В.В. Невский, Д.А. Васильев, 2008г.

16 Проектирование распределительных сетей теплоснабжения микрорайона,
Е.В. Корепанов, М.:Высш.школа, 2002г.,

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Исходные данные

Расчётная часть

8.1 Подбор сетевых насосов

8.3 Подбор бустерных насосов

8.4 Подбор паровых турбин ТЭЦ

9.3 Расчёт участка с П-образным компенсатором

тепловая сеть оборудование монтажный

Введение

Теплоснабжение является одной из основных подсистем теплоэнергетики.

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества.

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые и открытые. В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлаждённая вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала.

Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращён на станцию.

Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, её можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: сезонная и круглогодовая. Изменение сезонной нагрузки зависит в основном от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок, чем мы и будем заниматься в данном расчёте.

Исходные данные

Номер генплана 2

Номер ТЭЦ 5

Вид системы закрытая

Плотность населения, чел./га 340

Параметры теплоносителя:

Материал тепловой изоляции ИПС-Т

Район строительства Киров

1. Определение часовых и годовых расходов теплоты

Площади селитебной и промышленной зон определяют по генплану.

Определение числа жителей:

где Р - плотность населения, чел/га; F - площадь застраиваемых кварталов, га (по генплану).

Общая жилая площадь квартала:

где f - норма общей площади жилого здания на одного человека (9 - 12).

Принимаем f =10.

Результаты расчётов приводятся в таблице 1.

Таблица 1.

№ квартала	Площадь квартала, Га	Количество проживающих людей	Жилая площадь квартала

Необходимые данные для расчёта тепловых потоков на отопление, вентиляцию и ГВС берутся из таблицы 2.

Таблица 2

Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий:

где - укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 общей площади, - берётся по таблице 3; - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий.

Таблица 3

укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 общей площади принимаем для построек после 1985 г., этажностью 5 и более этажей. .

Максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий:

где =0,6 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий.

Средний тепловой поток, Вт, на ГВС жилых и общественных зданий:

где - укрупнённый показатель среднего теплового потока на ГВС на одного человека; а - норма расхода воды на ГВС при температуре на одного человека в сутки, проживающего в здании с ГВС, принимаем а =110; b - норма расхода воды на ГВС, потребляемой в общественных зданиях, при температуре, принимаем b =25 л/сут. на одного человека; - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период, принимаем; с - удельная теплоёмкость воды, принимаем с =4,187 .

Максимальный тепловой поток, Вт, на ГВС жилых и общественных зданий:

Определяя расчетный расход теплоты для района города, учитывают, что при транспортировке теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду, которые принимаются равными 5% тепловой нагрузки, поэтому суммарный расход тепла на отопление, вентиляцию и ГВС:

Результаты расчёта приводятся в таблице 4.

Таблица 4

№ квартала	Расходы теплоты, кВт
Итого, с учётом потерь:

В летний период, который в теплоснабжении условно определяется периодом с наружными температурами, работает из 3-х тепловых нагрузок только ГВС.

Среднечасовой расход тепла на ГВС в летний период составит:

где - средняя температура горячей воды, принимается; - коэффициент, учитывающий изменение расхода воды на ГВС в неотопительный период, т.к. Киров не является курортным городом, то принимаем =0,8; - температура холодной водопроводной воды в отопительный период, принимаем; - температура холодной водопроводной воды в неотопительный период, принимаем.

где - средняя температура отапливаемых помещений, принимаем; - температура наружного воздуха для проектирования системы отопления, берётся по таблице 2.

Суммарный расход воды на отопление, вентиляцию и ГВС при температуре t =+8 :

Средний тепловой поток на отопление и вентиляцию за отопительный период:

где - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, .

Годовой расход теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС жилых и общественных зданий:

где - продолжительность отопительного периода, сут.; Z - усреднённое за отопительный период число часов работы систем вентиляции общественных зданий в течение суток, Z =16, по ; - расчётное число суток в году работы системы ГВС, принимается =350сут.

Таблица 5

По данным таблицы 5 строят график годовой тепловой нагрузки. Этот график представлен на рисунке 1.

2. Расчёт и построение графиков регулирования отпуска теплоты

Согласно B водяных тепловых сетях следует применять центральное качественное регулирование отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.1 Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах

Определим температурный напор отопительного прибора:

где - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора при, принимается; - температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления при, - расчётная температура внутреннего воздуха, принимается.

Расчётный перепад температур воды в тепловой сети:

где - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при температуре наружного воздуха, .

Расчётный перепад температур воды в местной системе отопления:

Задаваясь различными значениями температуры наружного воздуха в пределах от +8 до, определяют температуры воды в подающей и обратной магистралях, соответственно и по формулам:

Результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6

Поскольку по тепловым сетям одновременно подаётся теплота на отопление, вентиляцию и ГВС, для удовлетворения тепловой нагрузки ГВС необходимо внести коррективы в отопительный график температур воды. Температура горячей воды в водоразборных стояках системы ГВС должна быть не меньше 55, соответственно температура нагреваемой воды на выходе из водоподогревателя ГВС должна быть 60-65. Поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70 для закрытых систем теплоснабжения. Для этого отопительный график срезается на уровне 70. Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графика, находится методом линейной интерполяции:

Температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления, соответствующая точке излома температурного графика:

Точка излома графика делит его на 2 части с различными режимами регулирования: в диапазоне температур наружного воздуха от до осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты; в диапазоне температур от +8 до осуществляется местное регулирование всех видов тепловых нагрузок.

Расчёт повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в водоподогревателях верхней и нижней ступеней при различных температурах наружного воздуха и балансовой нагрузке ГВС:

где - балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность расхода теплоты на ГВС в течение суток, принимается.

Суммарный перепад температур сетевой воды в водоподогревателях верхней и нижней ступенях в течение всего отопительного периода:

Недогрев водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени водоподогревателя: ; т.к. есть баки-аккумуляторы, то принимаем.

Температура нагреваемой водопроводной воды после нижней (I) ступени водоподогревателя:

Перепад температур сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя, соответствующий точке излома графика:

где - температура горячей воды, поступающей в систему ГВС, принимаем; - температура холодной водопроводной воды в отопительный период, принимаем.

Температура сетевой воды в обратной магистрали по повышенному графику, соответствующий точке излома графика:

Перепад температур сетевой воды в верхней (II) ступени водоподогревателя, соответствующий точке излома графика:

Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного графика, соответствующая точке излома графика:

где - температура воды в подающей магистрали, соответствующая точке излома графика, .

При температуре наружного воздуха в интервале от до:

Перепад температур сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя:

Температура сетевой воды в обратной магистрали по повышенному графику:

Перепад температур сетевой воды в верхней (II) ступени водоподогревателя:

Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного графика:

Результаты вычислений этих параметров приведены в таблице 7. По этим значениям строят график регулирования отпуска теплоты.

Таблица 7

2.2 Регулирование вентиляционной нагрузки

Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию можно осуществить изменением расхода сетевой воды или нагреваемого воздуха. Регулирования отпуска теплоты на вентиляцию применяют способ регулирования изменением расхода сетевой воды.

На основании графиков расхода теплоты на вентиляцию Q v = f (t н) и температуры воды в подающей магистрали 1 = f (t н) весь отопительный период можно разбить на три диапазона:

I диапазон - от t н = +8 о С до, когда температура сетевой воды в подающей магистрали постоянна, а расход теплоты на вентиляцию изменяется. В этом диапазоне температур наружного воздуха дополнительно к центральному регулированию осуществляют местное количественное регулирование путем изменения расхода сетевой воды через калорифер.

Температуру воды после калорифера 2, v определяют из уравнения

где - температура сетевой воды в подающей магистрали при; - температура воды после калорифера при принимаем.

Данное уравнение решается методом последовательных приближений или графоаналитическим способом.

Задаёмся

II диапазон - от до, когда с понижением температуры температура сетевой воды в подающей магистрали и расход теплоты на вентиляцию увеличиваются. В этом диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты. По таблице 2: .

III диапазон - от до, когда с понижением температуры наружного воздуха температура сетевой воды в подающей магистрали увеличивается, а расход теплоты на вентиляцию остаётся постоянным. В этом диапазоне в дополнение к центральному качественному регулированию применяется местное количественное регулирование вентиляционной нагрузки.

Температуру воды после калориферов определяют из уравнения:

где - температура сетевой воды в подающей магистрали при температуре наружного воздуха; - температура воды после калориферов при температуре наружного воздуха, принимается; - температура сетевой воды после отопительной установки, при температуре наружного воздуха.

Графически находим:

Задаёмся

С помощью полученных значений строим график регулирования вентиляционной нагрузки (пунктирные линии).

График регулирования отпуска теплоты представлен на рисунке 2.

3. Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях

При качественном регулировании отпуска теплоты расчётный расход сетевой воды на отопление:

Расчётный расход сетевой воды на вентиляцию:

Расчётные расходы сетевой воды на ГВС зависят от схемы присоединения водоподогревателей. В данной работе использовалась двухступенчатая последовательная схема, следовательно среднечасовой расход воды на ГВС:

Максимальный расход воды на ГВС:

Суммарный расчётный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях при регулировании по повышенному графику:

Расчётные расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию и суммарный расход при температуре наружного воздуха:

На основании полученных данных строят график расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях.

График расчётных расходов теплоносителя представлен на рисунке 3.

Расходы сетевой воды по кварталам района, т/ч приведены в таблице 8.

Таблица 8

№ квартала	Расход сетевой воды на отопление, т/ч	Расход сетевой воды на вентиляцию, т/ч	Расход сетевой воды на ГВС, т/ч	Cуммарный расчётный расход сетевой воды, т/ч
			Среднечасовой	Максимальный

4. Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их прокладки. В городах и других населенных пунктах трасса должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным линиям улиц, дорогам и проездам, вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, а внутри микрорайонов и кварталов -- вне проезжей части дорог. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам, не имеющим капитального дорожного покрытия, тротуарам и зеленым зонам. Диаметры трубопроводов, прокладываемых в кварталах или микрорайонах, по условиям безопасности, следует выбирать не более 500 мм, а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки, скверы, дворы общественных зданий и др.).

При выборе трассы теплопроводов необходимо учитывать экономичность и надежность работы тепловых сетей. Следует стремиться к наименьшей протяженности тепловых сетей, к меньшему количеству тепловых камер применяя, по возможности, двухстороннее подключение кварталов. Водяные тепловые сети следует принимать, как правило, 2-х трубными, подающими теплоноситель одновременно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды. Схемы квартальных тепловых сетей принимаются тупиковыми, без резервирования.

В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, как правило, подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями, при пересечении железных дорог общей сети, рек, оврагов, при большой густоте подземных сооружений и в других случаях [СНиП 41-02-2003]. Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0.002.

Подземная прокладка тепловых сетей может осуществляться в каналах и бесканально. Широкое распространение в настоящее время получила прокладка в непроходных каналах различных конструкций. Наиболее перспективны для строительства тепловых сетей непроходные каналы типа КЛп и КЛс, обеспечивающие свободный доступ к трубопроводам при производстве сварочных, изолировочных и других видов работ.

С целью повышения надежности работы теплосетей целесообразно устраивать резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы нескольких источников теплоты, а также устройства блокировочных перемычек между магистралями тепловых сетей при подземной прокладке.

При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый квартал. Допускается подключать рядом расположенные кварталы из одной тепловой камеры. В курсовом проекте применяются унифицированные типовые конструкции сборных железобетонных каналов, размеры которых зависят от диаметров теплопроводов.

Выбор труб и арматуры при проектировании осуществляют по рабочему давлению и температуре теплоносителя. Для тепловых сетей применяются электросварные стальные прямошовные трубы по ГОСТ 10704-91. Соединяют трубы с помощью сварки. Основным видом запорной арматуры являются стальные задвижки с ручным приводом при диаметре до 500 мм и электрическим при диаметре более 500 мм.

Монтажная схема вычерчивается в две линии, причем подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты. В местах ответвлений к кварталам или зданиям предусматривают тепловые камеры.

Разработка монтажной схемы заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор.

Неподвижные опоры следует предусматривать:

а) упорные - при всех способах прокладки трубопроводов;

б) щитовые - при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах при размещении опор вне камер;

в) хомутовые - при прокладке надземной и в тоннелях (на участках с гибкими компенсаторами и самокомпенсацией).

Повороты трассы теплосети под углом 90-130° используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130° устанавливает неподвижные опоры.

Компенсация температурных деформаций в тепловых сетях обеспечивается компенсаторами - сальниковыми, сильфонными, радиальными, а также самокомпенсацией - использованием участков поворотов теплотрассы. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность, малую металлоемкость, однако требуют постоянного наблюдения и обслуживания. В местах размещения сальниковых компенсаторов при подземной прокладке должны быть предусмотрены тепловые камеры. Сальниковые компенсаторы выпускаются с D у = 100-1400 мм на условное давление до 2,5 МПа и температуру до 300С, односторонние и двухсторонние. Сальниковые компенсаторы желательно применять на прямолинейных участках трубопроводов с большими диаметрами. Сильфонные компенсаторы выпускаются для трубопроводов диаметром от 50 до 1000 мм. Они не требуют обслуживания и могут применяться при любых способах прокладки. Однако они имеют сравнительно небольшую компенсирующую способность (до 100 мм) и их допускается применять с использованием направляющих опор. Широкое применение получили радиальные (в основном П-образные) компенсаторы. Радиальные компенсаторы могут применяться для любых диаметров, они не требуют обслуживания, однако металлоемки, имеют значительную осевую реакцию и большее гидравлическое сопротивление по сравнению с сальниковыми и сильфонными. При решении вопросов компенсации температурных деформаций в тепловых сетях в первую очередь необходимо использовать для самокомпенсации естественные углы поворота трассы, и уже затем применять специальные компенсирующие устройства.

В проекте предусматриваются унифицированные сборные железобетонные камеры. Для спуска в камеру и выхода из нее предусматривают не менее двух люков, металлические лестницы или скобы. При площади камеры по внутреннему обмеру более 6 м 2 устанавливается четыре люка: Дно устраивается с уклоном 0,02 в сторону приямка для сбора и удаления воды. На всех ответвлениях теплопроводов в камере устанавливают отключающую арматуру. Переход на другой диаметр труб осуществляют в пределах камеры. Минимальная высота камеры принимается 2 м.

С целью уменьшения высоты камеры и заглубления тепловых сетей задвижки могут устанавливаться под углом 45° или горизонтально. В местах установки секционирующих задвижек со стороны источника теплоты устраивается перемычка между подающим и обратным теплопроводами диаметром, равным 0,3 диаметра теплопровода. На перемычке устанавливается две задвижки, а между ними -- спускной контрольный вентиль d = 25 мм. Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками до 1500 м на трубопроводах d = 400 -- 500 мм при условии заполнения секционированного участка водой или спуска ее в течение 4 ч, для трубопроводов d 600 мм - до 3000 м при условии заполнения участка водой или спуска воды в течение 5 ч, а для надземной прокладки d 900 мм - до 5000 м.

При установке задвижек большого диаметра вместо тепловых камер могут устраиваться надземные павильоны. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться запорная арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0,6 МВт.

Рабочая схема наиболее загруженной ветки представлена на рисунке 4.

5. Гидравлический расчёт водяных тепловых сетей

Гидравлический расчет - один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:

Определение диаметров трубопроводов;

Определение падения давления (напора);

Определение давлений (напоров) в различных точках сети;

Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:

Для определения капиталовложений, расхода металла и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

Установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;

Выяснение условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем м выбора схем присоединения теплопотребляющий установок к тепловой сети;

Разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.

Прежде всего, необходимо вычертить на ватманской бумаге генплан района города, затем нанести на план ТЭЦ и тепловую сеть с попарными ответвлениями к микрорайонам.

В целях экономии капитальных затрат тепловую сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Находят главную линию тепловой сети и ближайшее к ТЭЦ ответвление для гидравлического расчета. Определяют расчетные расходы воды в каждом микрорайоне. Определяют оптимальное удельное линейное падение напора в магистрали не более 30-80 и ответвлении не более 50-300 .

5.1 Предварительный гидравлический расчёт

Подбор диаметров труб участков магистрали и ответвления при предварительном гидравлическом расчете произведен в зависимости от расходов воды и удельных падений напоров. Потери напора в местных сопротивлениях при предварительном расчете учитывают коэффициентом местных потерь. Предварительный гидравлический расчет начинают от последнего к источнику теплоты участка.

Результаты предварительного расчёта приведены в таблице 9.

Таблица 9

Так как во всех 3-х точках невязка больше допустимых 10%, то необходимо поставить дроссельные шайбы. Расчет дроссельных шайб (диаметра отверстий дроссельной диафрагмы):

5.2 Окончательный гидравлический расчёт

После предварительного расчета производят окончательный гидравлический расчет, при котором потери напора в местных сопротивлениях определяют более точным способом на основе эквивалентных длин фактических узлов местных сопротивлений. Для этого вычерчивают в две линии монтажную схему главной линии и ответвления с нанесением неподвижных опор, секционирующих задвижек, компенсаторов, переходов, перемычек, тепловых камер.

По выполненной монтажной схеме определяют коэффициенты местных сопротивлений и заносят в таблицу 10.

Таблица 10

№ участка	Условный проход	Местное сопротивление	Количество	Коэффициент местного сопротивления	Суммарный коэффициент местных сопротивлений	Всего по участку
Главная линия
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		Сальниковый компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		Сальниковый компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		Сальниковый компенсатор
		Тройник на проход
		Отвод сварной 2-шовный под угол 90
		Сальниковый компенсатор
Ответвления
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на ответвление
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на ответвление
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на проход
		Задвижка
		П-образный компенсатор
		Тройник на ответвление

В окончательном гидравлическом расчете по уточненным эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам.

Суммарные потери давления на участке трубопровода:

Приведённая длина трубопровода, которая вычисляется по формуле:

Эквивалентная длина местных сопротивлений, находитсятся по формуле:

Эквивалентная длина местных сопротивлений при, который находится по таблице 8.2 . Принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости

Результаты окончательного гидравлического расчета сводят в таблицу 11.

Таблица 11

Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению:

Невязка меньше 10% (), на участках 5-11 и 3-7, а на участке 4-9 невязка превышает допустимые 10%. Поэтому на участке 9 следует установить дроссельную диафрагму. Расчёт отверстия дроссельной диафрагмы:

6. Разработка графиков давлений и выбор схем присоединения абонентов к тепловым сетям

Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в идее пьезометрического графика, которые дает наглядное представление давлении напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельефа местности, высота зданий, особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.

Пьезометрический график разрабатывается для зимних и летних расчетных условий. Проектирование открытых систем теплоснабжения связано с необходимостью построения пьезометрических графиков для отопительного сезона с учетом максимальных водоразборов из подающего и отдельно из обратных трубопроводов.

Давлений. выраженное в линейных единицах измерения, называется напором давления. В системах теплоснабжения пьезометрические графики характеризуют напоры, соответствующие избыточному давлению, и они могут быть измерены обычными манометрами с последующим переводом результатов измерения в метры.

Пьезометрический график позволяет: определить напор и располагаемый напор в любой точке сети; учесть взаимное влияние рельефа местности, высоты присоединенных потребителей и потерь напора в сети при разработке гидравлического режима; выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы.

При построении пьезометрического графика нужно выполнять следующие условия:

1. Давление в непосредственно присоединяемых к сети абонентских системах не должно превышать допускаемого как при статическом, так и при динамическом режиме. Для радиаторов системы отопления максимальное избыточное давление должно быт не более 0,6 МПа (60м).

2. Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью труб и всех водоподогревательных установок.

3. Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой выше 100С, должен быть достаточным ля исключения парообразования.

4. Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.

5. В точках присоединения абонентов следует обеспечить достаточный напор для создания циркуляции воды в местных системах. При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.

Уровни пьезометрических линий как при статическом так и при динамическом режиме следует устанавливать с учетом возможности присоединения большинства абонентских систем по наиболее дешевым зависимым схемам. Статическое давление также не должно превышать допускаемого давления для всех элементов системы теплоснабжения. При определении статического давления возможность вскипания воды в подающих трубах можно не учитывать.

Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. При его построении за начало координат принимают отметку оси сетевых насосов, условно считая, что она совпадает с отметкой земли на выходе теплопровода из ТЭЦ. По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети, отметки рельефа местности и высоты присоединяемых потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков теплопровода. Ось теплотрассы условно принимают совпадающей с поверхностью земли.

После построения профиля местности и нанесения высот присоединяемых потребителей начинают разработку графика напоров при гидростатическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети отсутствует и напор в системе поддерживается подпиточными насосами. При таком режиме график напоров представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс. Построение линии статического напора ведут из условия заполнения водой отопительных установок всех потребителей и создания в их верхних точках избыточного напора 5м.

При выполнении проекта следует стремиться к установлению одинакового статического напора для всей системы теплоснабжения, когда невозможно достигнуть этого условия, систему теплоснабжения разделяют на несколько статических зон или присоединяют потребителей по независимой схеме.

После построения линии статического напора приступают к разработке графиков напоров при гидродинамическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется сетевыми насосами. Построение пьезометрического графика при данном режиме начинают с нанесения линий максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной магистралей тепловых сетей. Линии максимальных и минимальных напоров наносят параллельно профилю поверхности земли по длине трассы. Линии действительных напоров подающего и обратного теплопроводов не должны выходить за линии предельных значений напоров. При построении пьезометрического графика необходимо учитывать, что требуемый напор у всасывающего патрубка сетевого насоса зависит от марки насоса.

Пьезометрический график представлен на рисунке 5.

7. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей

Продольный профиль участка теплосети строится в масштабах вертикальном 1:100 и горизонтальном 1:5000 или 1:1000. Построение начинают с определения минимальной глубины тепловой камеры по трассе с учетом габаритных размеров устанавливаемого в них оборудования. Следует стремиться к минимальной глубине заложения каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается установка задвижек в горизонтальном положении или под углом 45. Количество сопряжения участков с обратными уклонами должно быть по возможности наименьшим. Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002. При прокладке теплопроводов по конструкциям мостов при пересечении рек, оврагов уклоны могут не предусматриваться.

На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, существующие - штриховой); все пересекаемые инженерные сети и сооружения с отметками верха их конструкции при расположении проектируемой тепловой сети сверху и с отметками низа инженерных сетей и конструкций при нижнем расположении тепловых сетей; отметки низа трубы тепловой сети, дна и потолка канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; дается развернутый план трассы с указанием углов поворота, ответвлений, неподвижных опор, компенсаторов, компенсаторных ниш и тепловых камер. При проектировании продольного дренажа указываются отметки лотка, диаметр и уклон дренажных труб.

При надземном способе прокладки на продольном профиле даются отметки верха несущей конструкции и низа теплопровода. В самых низких точках теплопроводов предусматривают дренажные выпуски, а в самых высоких - устройства для выпуска воздуха. Необходимо соблюдать допустимые расстояния по вертикали от конструкций тепловой сети до инженерных коммуникаций.

8. Подбор основного оборудования теплоподготовительной установки ТЭЦ

8.1 подбор сетевых насосов

Напор сетевых насосов находим по пьезометрическому графику:

Общее сопротивление сети:

Выбираем насос марки СЭ-800-100-11, с техническими характеристиками:

Сопротивление насоса.

Количество насосов:

Принимаем n =2.

К установке принимаем 3 насоса: 2 рабочих и 1 резервный.

Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения. Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 6.

Летний режим:

Рис. 6 Характеристика тепловой сети и работы сетевых насосов

8.2 Подбор подпиточных насосов

Напор подпиточных насосов равен статическому напору. По пьезометрическому графику определяем:

Расход подпиточной воды с учётом аварийного режима:

где - удельные объёмы сетевой воды, находящейся в наружных сетях с подогревательными установками и в местных системах.

По полученному значению строим характеристику сети по уравнению.

Выбираем насос марки КМ80-50-200/2-5, с техническими характеристиками:

Напор при отсутствии расхода;

Сопротивление насоса.

Количество насосов:

Принимаем n =4.

К установке принимаем 5 насосов: 4 рабочих и 1 резервный.

Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения. Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 7.

Рис. 7 Характеристика тепловой сети и работы подпиточных насосов

8.3 Подбор бустерных насосов

Напор бустерных насосов принимается равным:

Общее сопротивление тепловой сети:

По полученному значению строим характеристику сети по уравнению.

Выбираем насос марки Д200-36, с техническими характеристиками:

Напор при отсутствии расхода;

Сопротивление насоса.

Количество насосов:

Принимаем n =6.

К установке принимаем 6 насосов: так как количество рабочих насосов больше 5, то резервный насос не требуется.

Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения. Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 8.

Рис. 8 Характеристика тепловой сети и работы бустерных насосов

8.4 Подбор паровых турбин ТЭЦ

Для подбора паровых турбин ТЭЦ необходимо знать требуемое суммарное количество пара из отборов турбин, необходимое для нагрева воды в основных подогревателях до температуры. Температура подпитки. Для этого задаёмся величиной коэффициента теплофикации: (при сезонной тепловой нагрузке для ТЭЦ высокого давления).

Расчётная тепловая нагрузка отборов теплофикационных турбин:

Для покрытия нагрузки на теплофикационных турбинах выбираем (по номинальной нагрузке отборов) следующие турбины: Т-110/120-130-5М, с техническими характеристиками:

Количество турбин:

принимаем

К установке принимаем 1 турбину Т-110/120-130-5М. Турбина Т-110/120-130 имеет два теплофикационных отбора пара давлением:

0,05-0,2МПа в нижнем отопительном оборе ();

0,06-0,25 МПа в верхнем отопительном отборе ().

Расход пара в отборе: Д=480т/ч.

Турбина укомплектована двумя горизонтальными подогревателями ПСГ с поверхностью нагрева каждого F=1300 .

Уточнённый коэффициент теплофикации:

Температура сетевой воды после подогревателей нижней и верхней ступеней соответственно:

где - недогрев в подогревателях нижней и верхней ступенях соответственно.

Температура сетевой воды на входе в подогреватель нижней ступенидля закрытых систем:

где - средняя температура сетевой воды в обратном трубопроводе, принимаем; - расчётный расход подпиточной воды (по характеристике подпиточного насоса); - температура подпиточной воды, принимается для зимнего периода.

Распределение тепловой нагрузки между подогревателями нижней и верхней ступеней:

Среднелогарифмическая разность температур сетевой воды у подогревателей:

Коэффициент теплопередачи подогревателей:

8.5 Подбор пиковых водогрейных котлов

Подбор пиковых котлов производится по величине суммарной пиковой тепловой нагрузки:

Выбираем водогрейные котлы КВГМ-40, с техническими характеристиками:

Единичная тепловая мощность:

Количество пиковых водогрейных котлов:

; принимаем.

Принимаем на установку 3 пиковых водогрейных котла КВГМ-40: 2 рабочих, 1 резервный.

9. Механический расчёт теплопроводов

9.1 Расчёт неподвижных опор с углом поворота

Рассмотрим в качестве примера участок УП2 в соответствии с монтажной схемой.

Определить напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром мм у неподвижной опоры С при расчетной температуре теплоносителя 150С и температуре окружающей среды.

Модуль продольной упругости стали МПа,

Коэффициент линейного удлинения: ,

Угол поворота ц=90 ° (в=0),

Допустимое напряжение изгиба в трубопроводе МПа,

Длинное плечо =110м, малое плечо =80 м.

Линейное удлинение длинного плеча:

По номограммам определяем коэффициенты:

В =7,15;

Для трубы находим:

Подставляя найденные значения в формулы для данной схемы расчётного участка, находим искомые значения усилий и компенсационные напряжения в различных точках:

Напряжения на неподвижных опорах не превышают допустимых.

9.2 Расчёт прямолинейного участка

Рассмотрим в качестве примера участок между опорами H20 и H21 в соответствии с монтажной схемой.

Теплопровод диаметром мм;

Коэффициент трения на неподвижных опорах принимаем;

Коэффициент трения сальниковой набивки о стакан принимаем;

Рабочее давление на данном участке определяем по пьезометрическому графику: м;

Расстояние между неподвижными опорами м; расстояние между неподвижной опорой и сальниковым компенсатором м.

Принимаем силу тяжести единицы длины теплопровода с изоляцией и водой:

Результирующее усилие на неподвижную опору при закрытой задвижке (а =1):

Результирующее усилие на неподвижную опору при открытой задвижке (а =0):

Сила трения в сальниковом компенсаторе:

9.3 Расчёт участка с п-образным компенсатором

Рассмотрим в качестве примера участок между опорами H28 и H29 в соответствии с монтажной схемой.

Теплопровод диаметром мм;

Длина участка L =125 м;

Расчётная температура окружающей среды;

Температура теплоносителя;

Допустимое компенсационное напряжение для гибких компенсаторов:

Полное тепловое удлинение участка:

Расчётное тепловое усилие при монтажной растяжке компенсатора на 50%:

Габариты компенсатора:

По номограмме определяем:

Длина прилегающих плеч:

При применении жестких отводов:

Радиус отводов;

Коэффициент жесткости;

Поправочный коэффициент напряжения.

Центральный момент инерции сечения трубопровода:

Расчётное осевое усилие:

Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора:

Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора не превышает допустимого значения.

10. Тепловой расчёт теплоизоляционной конструкции

В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300°С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м · К).

При тепловом расчёте требуется: выбрать толщину основного слоя изоляционной конструкции, рассчитать потери теплоты теплопроводами, определить падение температуры теплоносителя по длине теплопровода и рассчитать температурные поля вокруг теплопровода.

Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается на основе технико-экономического расчёта или по нормам потерь теплоты при заданной конечной температуре теплоносителя и соответствии с перепадом температур.

Для первого от ТЭЦ участка Dy=600 мм., первоначально принимаем толщину изоляции мм;

Теплоизоляционный слой - стекловолокно ИПС-Т, с коэффициентом теплопроводности;

Вид покрытия для защиты наружных поверхностей труб тепловых сетей - бризол (м);

Среднегодовая температура теплопровода в подающем теплопроводе: , в обратном: ;

Грунты - смешанные с температурой на глубине заложения.Глубина заложения канала - h = 0,7 м.

Предварительно выбираем непроходной канал КЛ 210-120, с параметрами:

1) внутренние размеры: 18401200 мм

2) наружные размеры: 21601400 мм

3) расстояние от стенки канала до изоляции 110 мм

4) расстояние между изолирующими поверхностями 200 мм

5) расстояние от дна канала до изоляции 180 мм

6) расстояние от перекрытия до изоляции 100 мм

Нормируемые плотности тепловых потоков:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Термическое сопротивление теплопроводов:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Коэффициент теплоотдачи на поверхностях тепловой изоляции и канала принимаем

Эквивалентные внутренний и наружный диаметры канала:

Термическое сопротивление внутренней поверхности канала:

Принимаем коэффициент теплопроводности конструкции канала. Термическое сопротивление стенок канала:

Принимаем коэффициент теплопроводности грунта. Термическое сопротивление грунта:

Термическое сопротивление покровного слоя:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Термическое сопротивление на поверхности покровного слоя:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Термическое сопротивление слоя изоляции подающего и обратного трубопроводов:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Толщина тепловой изоляции:

Участок 5:

Участок 4:

Участок 3:

Участок 2:

Участок 1:

Вывод: теплоизоляционный материал ИПС-Т обеспечивает нормируемую плотность теплового потока.

Выбор каналов для прокладки трассы:

Участок 1: КЛ 120х60;

Участок 2: КЛ 150х90;

Участок 3: КЛ 210х120;

Участок 4: КЛс 120х120;

Участок 5: КЛс 120х120.

Список использованной литературы

1. Водяные тепловые сети: Справ. Пособие по проектированию / под ред. Н.К. Громова; Е.П. Шубина, М.: Энергоатомиздат, 1988. 376 с.

2. Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. М.: Энергия, 1979. 248 с.

3. Ионин А. А., Хлыбов Б. М. и др. Теплоснабжение. М.: Стройиздат, 1982. 360с.

4. Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. 3-е изд. М.: Энергоиздат, 1985. 232 с.

5. Сенков Ф. В. Регулирование отпуска тепла в закрытых и открытых системах теплоснабжения: Учебное пособие.М.: ВЗИСИ, 1979. 88 с.

6. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. 4-е изд. М.: Энергия, 1975. 376 с.

7. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. А. А. Николаева. М.: Стройиздат, 1965. 360 с.

8. Фалалеев Ю.П. Проектирование центрального теплоснабжения: Учеб. пособие / НГАСУ. Н.Новгород, 1997, 282 с.

9. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.

10. СНиП 3.05.03-85. Тепловые сети.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Выбор системы горячего водоснабжения. Тепловой баланс системы. Выбор схемы присоединения подогревателей. Расчет секундных и циркуляционных расходов горячей воды. Гидравлический расчет трубопроводов. Выбор водомера. Расчет потерь давления в тепловом узле.

курсовая работа , добавлен 19.09.2012


Расчет системы теплоснабжения района города Волгограда: определение теплопотребления, выбор схемы теплоснабжения и вид теплоносителя. Гидравлический, механический и тепловой расчеты тепловой схемы. Составление графика продолжительности тепловых нагрузок.

курсовая работа , добавлен 07.01.2015


Разработка полной раздельной системы канализации города, определение расчетных расходов сточных вод. Выбор и обоснование схемы водоотведения. Проектирование и гидравлический расчет дождевой сети. Подбор напорных водоводов и насосного оборудования.

курсовая работа , добавлен 21.12.2010


Выбор и обоснование режима тепловой обработки в производстве стеновых панелей. Определение количества агрегатов и их размеров. Уравнение теплового баланса установки. Расчет часовых и удельных расходов теплоты и теплоносителя по периодам обработки.

курсовая работа , добавлен 25.02.2014


Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию. Выбор схемы включения подогревателя ГВС к тепловой сети. Тепловой и гидравлический расчет кожухотрубных и пластинчатых водоподогревателей с целью разработки системы отопления микрорайона.

курсовая работа , добавлен 11.11.2013


Расчет обеспечения подачи тепловой нагрузки к потребителям микрорайона в городе Ижевск. Определение системы теплоснабжения. Выбор типа прокладки тепловой сети, строительных конструкций и оборудования. Разработка плана тепловой сети и выбор схемы трассы.

курсовая работа , добавлен 17.06.2013


Наружные сети газоснабжения. Расчёт годового потребления газа, максимальных часовых его расходов, гидравлический расчёт распределительной сети. Расчёт и подбор оборудования ГРП. Гидравлический расчёт внутридомовой сети. Расчёт атмосферной горелки.

контрольная работа , добавлен 07.05.2012


Определение отпуска теплоты для жилого района. Выполнение гидравлического расчёта трубопроводов магистрали и ответвлений. Построение схемы присоединения систем горячего водоснабжения, а также схемы теплового пункта. Выбор компенсаторов, опор, задвижек.

курсовая работа , добавлен 17.02.2015


Определение тепловых нагрузок района. Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения. Гидравлический расчет водяной тепловой сети. Построение продольного профиля участка теплосети. Разработка системы оперативного дистанционного контроля.

курсовая работа , добавлен 07.05.2014


Разработка магистральных двухтрубных сетей: определение часовых расходов теплоты на отопление и вентиляцию зданий, расчет эквивалентной длины трубопровода. Составление графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

Здравствуйте! Основной целью гидравлического расчета на стадии проектирования является определение диаметров трубопроводов по заданным расходам теплоносителя и располагаемым перепадам давления в сети, или на отдельных участках теплосети. В процессе же эксплуатации сетей приходиться решать обратную задачу – определять расходы теплоносителя на участках сети или давления в отдельных точках при изменении гидравлических режимов. Без расчетов по гидравлике не построить пьезометрический график теплосети. Также этот расчет необходим для выбора схемы подключения внутренней системы теплоснабжения непосредственно у потребителя и выбора сетевых и подпиточных насосов.

Как известно, гидравлические потери в сети складываются из двух составляющих: из гидравлических линейных потерь на трение и потерь даления в местных сопротивлениях. Под местными сопротивлениями подразумеваются – задвижки, повороты, компенсаторы и т.п.

То есть ∆P = ∆Pл + ∆Pмест,

Линейные потери на трение определяют из формулы:

где λ – коэффициент гидравлического трения; l – длина трубопровода, м; d – диаметр трубопровода внутренний, м; ρ – плотность теплоносителя, кг/м³; w² — скорость движения теплоносителя, м/с.

В этой формуле коэффициент гидравлического трения определяем по формуле А.Д.Альтшуля:

где Re — число Рейнольдса, kэ/d — эквивалентная шероховатость трубы. Это справочные величины. Потери в местных сопротивлениях определяем по формуле:

где ξ – суммарный коэффициент местных сопротивлений. Его необходимо просчитать вручную используя таблицы со значениями коэффициентов местных сопротивлений. В прилагаемом к статье расчете в формате Exel я добавил таблицу с коэффициентами местных сопротивлений.

Для выполнения гидравлического расчета вам обязательно потребуется схема тепловой сети, вот примерно в таком виде:

На самом деле схема, конечно, должна быть более развернутой и подробной. Эту схемку я привел только в качестве примера. Из схемы теплосети нам нужны такие данные как: длина l трубопровода, расход G, и диаметр трубопровода d.

Как выполнять гидравлический расчет? Вся тепловая сеть, которую необходимо просчитать, делится на так называемые расчетные участки. Расчетный участок – это участок сети, на котором расход не изменяется. Сначала гидравлический расчет ведут по участкам в направлении главной магистрали, которая соединяет теплоисточник с наиболее удаленным потребителем тепла. Затем уже рассчитывают второстепенные направления и ответвления теплосети. Мой гидравлический расчет участка тепловой сети можно скачать здесь:

Это, конечно, расчет только одной ветки теплосети (гидравлический расчет теплосети большой протяженности достаточно трудоемкое дело), но достаточно для того, чтобы понять, что такое расчет гидравлики, и даже неподготовленному человеку начать считать гидравлику.

Буду рад комментариям к статье.

100kb. 25.09.2007 05:41

Конс_6.doc

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

В задачу гидравлического расчета входят:

Определение диаметра трубопроводов;

Определение падения давления (напора);

Определение давлений (напоров) в различных точках сети;

Увязка всех точек сети при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах. По результатам гидравлического расчета можно решить следующие задачи.

1. 
   Определение капитальных затрат, расхода металла (труб) и основного объема работ по прокладке тепловой сети.
2. 
   Определение характеристик циркуляционных и подпиточных насосов.
3. 
   Определение условий работы тепловой сети и выбора схем присоединения абонентов.
4. 
   Выбор автоматики для тепловой сети и абонентов.
5. 
   Разработка режимов эксплуатации.

^

6.1. Схемы и конфигурации тепловых сетей

Схема тепловой сети (ТС) определяется размещением источников тепла по отношению к району потребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя. Удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки невелика, поскольку потребители пара – как правило, промышленные потребители – находятся на небольшом расстоянии от источника тепла.

Более сложной задачей является выбор схемы водяных тепловых сетей вследствие большой протяженности, большого количества абонентов. Водяные ТС менее долговечны, чем паровые вследствие большей коррозии, больше чувствительны к авариям из-за большой плотности воды.

Рис.6.1. Однолинейная коммуникационная сеть двухтрубной тепловой сети
Водяные сети разделяют на магистральные и распределительные. По магистральным сетям теплоноситель подается от источников тепла в районы потребления. По распределительным сетям вода подается на групповые и местные тепловые пункты (ГТП и МТП) и к абонентам. Непосредственно к магистральным сетям абоненты присоединяются очень редко. В узлах присоединения распределительных сетей к магистральным устанавливаются секционирующие камеры с задвижками. Секционирующие задвижки на магистральных сетях обычно устанавливаются через 2…3 км. Благодаря установке секционирующих задвижек уменьшаются потери воды при авариях ТС. Распределительные и магистральные ТС с диаметром меньше 700 мм делаются обычно тупиковыми. В случае аварий для большей части территории страны допустим перерыв в теплоснабжении зданий до 24 часов. Если же перерыв в теплоснабжении недопустим, необходимо предусматривать дублирование или закольцовку ТС.

При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ путем соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае получается кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания. Подобная схема имеет более высокую надежность, обеспечивает передачу резервирующих потоков воды при аварии на каком-либо участке сети. При диаметрах магистралей, отходящих от источника тепла, 700 мм и менее, обычно применяют радиальную схему тепловой сети с постепенным уменьшением диаметра трубы по мере удаления от источника и снижения присоединенной нагрузки. Такая сеть наиболее дешевая, но при аварии теплоснабжение абонентов прекращается.

Рис.6.2. Кольцевая тепловая сеть от трех ТЭЦ Рис.6.3. Радиальная тепловая сеть
^

6.2. Основные расчетные зависимости

Одномерное установившееся движение жидкости в трубе (см. рис.6.4) описывается уравнением Бернулли , где Z 1 , Z 2 – геометрическая высота оси трубы в сечениях 1 и 2; w 1 и w 2 – скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2; p 1 и p 2 – давление жидкости на оси трубы в сечениях 1 и 2; Dp – падение давления на отрезке 1-2; g – ускорение свободного

Рис.6.4. Схема движения жидкости в трубе

падения. Уравнение Бернулли можно записать относительно напоров, разделив обе части на g .Скорость жидкости в трубопроводах невелика, поэтому кинетической энергией потока можно пренебречь. Выражение H =p /rg называется пьезометрическим напором, а сумма высоты Z и пьезометрического напора называют полным напором.

H 0 =Z p /r g = Z H. (6.1)

Падение давления в трубе представляет собой сумму линейных потерь давления и потерь давления на местных гидравлических сопротивлениях.

Dp = Dp л Dp м. (6.2)

В трубопроводах Dp л =R л L , где R л – удельное падение давления, т.е. падение давление единицы длины трубы, определяемое по формуле д"Арси.

. (6.3)

Коэффициент гидравлического сопротивления l зависит от режима течения жидкости и абсолютной эквивалентной шероховатости стенок трубы к э. Можно в расчетах принимать следующие значения к э – в паропроводах к э =0.2 мм; в водяных сетях к э =0.5 мм; в конденсатопроводах и системах ГВС к э =1 мм.

При ламинарном течении жидкости в трубе (Re < 2300)

. (6.4)

В переходной области 2300 < Re < 4000

. (6.5)

При

. (6.6)

Обычно в тепловых сетях Re > Re пр, поэтому (6.3) можно привести к виду

, где

. (6.7)

Потери давления на местных сопротивлениях определяются по формуле

. (6.8)

Значения коэффициента местного гидравлического сопротивления x приводятся в справочниках. При гидравлических расчетах можно учитывать потери давления на местных сопротивлениях через эквивалентную длину.

.

Тогда , где a= l экв / l – доля местных потерь давления.
^

6.3. Порядок гидравлического расчета

Обычно при гидравлическом расчете задаются расход теплоносителя и суммарное падение давления на участке. Требуется найти диаметр трубопровода. Расчет состоит из двух этапов – предварительного и поверочного.

Предварительный расчет.

1. 
   Задаются долей местных падений давления a=0.3...0.6.
2. 
   Оценивают удельные потери давления

. Если падение давления на участке неизвестно, то задаются величиной R л < 20...30 Па/м.

1. 
   Рассчитывают диаметр трубопровода из условия работы в турбулентном режиме Для водяных тепловых сетей плотность принимают равной 975 кг/м 3 .

Из (6.7) найдем

, (6.9)

где r – средняя плотность воды на данном участке. По найденному значению диаметра выбирают по ГОСТ трубу с ближайшим внутренним диаметром. При выборе трубы указывают либо d у и d, либо d н и d.

Поверочный расчет.

Для концевых участков следует проверить режим движения. Если окажется, что режим движения переходный, то, если есть возможность, нужно уменьшить диаметр трубы. Если это невозможно, то нужно вести расчет по формулам переходного режима.

Затем точняются значения R л, уточняются типы местных сопротивлений и их эквивалентные длины. Задвижки устанавливаются на выходе и входе коллектора, в местах присоединения распределительных сетей к магистральным, ответвлений к потребителю и у потребителей. Если длина ответвления менее 25 м, то допускается устанавливать задвижку только у потребителя. Секционирующие задвижки устанавливаются через 1…3 км. Кроме задвижек возможны и другие местные сопротивления – повороты, изменения сечения, тройники, слияние и разветвление потока и т.д.

Для определения количества температурных компенсаторов длины участков делятся на допустимое расстояние между неподвижными опорами. Результат округляется до ближайшего целого числа. Если на участке есть повороты, то они могут быть использованы для самокомпенсации температурных удлинений. При этом количество компенсаторов уменьшается на число поворотов.

Определяются потери давления на участке. Для закрытых систем D p уч =2 R л (l l э ). Для открытых систем предварительный расчет ведется по эквивалентному расходу

При поверочном расчете удельные линейные потери давления рассчитываются отдельно для подающего и обратного трубопроводов для действительных расходов.

,

.

По окончании гидравлического расчета строится пьезометрический график.
^

6.4. Пьезометрический график тепловой сети

На пьезометрическом графике в масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети. По этому графику легко определить напор и располагаемый напор в любой точке сети и абонентских системах.

За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень 1 – 1 (см.рис.6.5). Линия П1 – П4 – график напоров подающей линии. Линия О1 – О4 – график напоров обратной линии. Н о1 – полный напор на обратном коллекторе источника; Н сн – напор сетевого насоса; Н ст – полный напор подпиточного насоса, или полный статический напор в тепловой сети; Н к – полный напор в т.К на нагнетательном патрубке сетевого насоса; DH т – потеря напора в теплоприготовительной установке; Н п1 – полный напор на подающем коллекторе, Н п1 = Н к – DH т. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторе ТЭЦ Н 1 =Н п1 -Н о1 . Напор в любой точке сети i обозначается как Н п i , H oi – полные напоры в прямом и обратном трубопроводе. Если геодезическая высота в точке i есть Z i , то пьезометрический напор в этой точке есть Н п i – Z i , H o i – Z i в прямом и обратном трубопроводах, соответственно. Располагаемый напор в точке i есть разность пьезометрических напоров в прямом и обратном трубопроводах – Н п i – H oi . Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д есть Н 4 = Н п4 – Н о4 .

Рис.6.5. Схема (а) и пьезометрический график (б) двухтрубной тепловой сети

Потеря напора в подающей линии на участке 1 – 4 есть

. Потеря напора в обратной линии на участке 1 – 4 есть

. При работе сетевого насоса напор ^ Н ст подпиточного насоса регулируется регулятором давления до Н о1 . При остановке сетевого насоса в сети устанавливается статический напор Н ст, развиваемый подпиточным насосом.

При гидравлическом расчете паропровода можно не учитывать профиль паропровода из-за малой плотности пара. Потери напора у абонентов, например

, зависит от схемы присоединения абонента. При элеваторном смешении ^ Н э = 10…15 м, при безэлеваторном вводе – н бэ =2…5 м, при наличии поверхностных подогревателей Н п =5…10 м, при насосном смешении Н нс = 2…4 м.

Требования к режиму давления в тепловой сети:

В любой точке системы давление не должно превышать максимально допустимой величины. Трубопроводы системы теплоснабжения рассчитаны на 16 ата, трубопроводы местных систем – на давление 6…7 ата;

Во избежание подсосов воздуха в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата. Кроме того, это условие необходимо для предупреждения кавитации насосов;

В любой точке системы давление должно быть не меньше давления насыщения при данной температуре во избежание вскипания воды.
^

6.5. Особенности гидравлического расчета паропроводов

Диаметр паропровода рассчитывают исходя либо из допустимых потерь давления, либо из допустимой скорости пара. Предварительно задается плотность пара на расчетном участке.

При расчете по допустимым потерям давления оценивают

,  = 0.3...0.6. По (6.9) рассчитывают диаметр трубы.

При расчете по допустимой скорости пара задаются скоростью пара в трубе. Из уравнения для расхода пара

находят диаметр трубы.

По ГОСТу подбирается труба с ближайшим внутренним диаметром. Уточняются удельные линейные потери и виды местных сопротивлений, рассчитываются эквивалентные длины. Определяется давление на конце трубопровода. Рассчитываются потери тепла на расчетном участке по нормируемым потерям тепла.

Q пот = q л l , где q л – потери тепла на единицу длины при заданной разности температур пара и окружающей среды с учетом потерь тепла на опорах, задвижках и т.п. Если q л определено без учета потерь тепла на опорах, задвижках и т.п., то Q пот = q л (t ср – t o )(1 ), где t с р – средняя температура пара на участке, t o – температура окружающей среды, зависящая от способа прокладки. При наземной прокладке t o = t н o , при подземной бесканальной прокладке t o = t гр (температура грунта на глубине укладки), при прокладке в проходных и полупроходных каналах t o =40…50 0 С. При прокладке в непроходных каналах t o = 5 0 С. По найденным потерям тепла определяют изменение энтальпии пара на участке и значение энтальпии пара в конце участка.

D i уч = Q пот / D , i к = i н – D i уч .

По найденным значениям давления и энтальпии пара в начале и конце участка определяется новое значение средней плотности пара r ср = (r н r к )/2 . Если новое значение плотности отличается от ранее заданного более чем на 3 %, то поверочный расчет повторяют с уточнением одновременно и R л.
^

6.6. Особенности расчета конденсатопроводов

При расчете конденсатопровода необходимо учитывать возможное парообразование при понижении давления ниже давления насыщения (вторичный пар), конденсацию пара за счет тепловых потерь и пролетный пар после конденсатоотводчиков. Количество пролетного пара определяется по характеристике конденсатоотводчика. Количество сконденсировавшегося пара определяется по потере тепла и теплоте парообразования. Количество вторичного пара определяется по средним параметрам на расчетном участке.

Если конденсат близок к состоянию насыщения, то расчет нужно вести как для паропровода. При транспорте переохлажденного конденсата расчет выполняется так же, как и для водяных сетей.
^

6.7. Режим давления в сети и выбор схемы абонентского ввода

Статическое давление это давление, которое устанавливается после отключения циркуляционных насосов. Уровень статического давления (напора) обязательно указывается на пьезометрическом графике. Величина этого давления (напора) устанавливается исходя из ограничения величины давления для отопительных приборов и не должна превышать 6 ати (60 м). При спокойном рельефе местности уровень статического давления может быть одним и тем же для всех потребителей. При больших колебаниях рельефа местности может быть два, но не более трех статических уровней.

На рис.6.6 изображен график статических напоров и схема системы теплоснабжения. Высота зданий A, B и С одинакова и равна 35 м. Если провести линию статического напора на 5 метров выше здания С, то здания В и А окажутся в зоне напора в 60 и 80 м. Возможны следующие решения.

1. 
   Отопительные установки зданий А присоединяются по независимой схеме, а в зданиях В и С – по зависимой. В этом случае для всех зданий устанавливается общая статическая зона. Водо-водяные подогреватели будут находиться под напором в 80 м, что допустимо с точки зрения прочности. Линия статических напоров – S – S.
2. 
   Отопительные установки здания С присоединяются по независимой схеме. В этом случае полный статический напор можно выбрать по условиям прочности установок зданий А и В – 60 м. Этот уровень обозначен линией М – М.
3. 
   Отопительные установки всех зданий присоединены по зависимой схеме, но зона теплоснабжения разделена на две части – одна на уровне М-М для зданий А и В, другая на уровне S-S для здания С. Для этого между зданиями В и С устанавливается обратный клапан 7 на прямой линии и подпиточный насос верхней зоны 8 и регулятор давления 10 на обратной линии. Поддержание заданного статического напора в зоне С осуществляется подпиточным насосом верхней зоны 8 и регулятором подпитки 9. Поддержание заданного статического напора в нижней зоне осуществляется насосом 2 и регулятором 6.

Рис.6.6. График статических напоров системы теплоснабжения

При гидродинамическом режиме работы сети вышеперечисленные требования тоже должны соблюдаться в любой точке сети при любой температуре воды.

Линии допустимых напоров следуют за рельефом местности, т.к. принято, что трубопроводы прокладываются в соответствии с рельефом. Отсчет – от оси трубы. Если оборудование имеет существенные размеры по высоте, то минимальный напор отсчитывают от верхней точки, а максимальный – от нижней.

Линия П max – линия максимально допустимых напоров в подающей линии.Для пиковых водогрейных котлов максимально допустимый напор отсчитывают от нижней точки котла (принимают, что она находится на уровне земли), а минимально допустимый напор – от верхнего коллектора котла. Допустимое давление для стальных водогрейных котлов 2.5 Мпа. С учетом потерь принято на выходе из котла H max =220 м. Максимально допустимый напор в подающей линии ограничен прочностью трубопровода (р max =1,6 МПа). Поэтому на входе в подающую линию Н max =160 м.

Рис.6.7. Построение графика гидродинамических напоров системы теплоснабжения

Линия О max – линия максимально допустимых напоров в обратной линии. По условию прочности водо-водяных подогревателей максимальное давление не должно быть выше 1.2 Мпа. Поэтому максимальное значение напора равно 140 м. Величина напора для отопительных установок не может превышать 60 м.

Минимально допустимый пьезометрический напор определяют по температуре кипения, превышающую на 30 0 С расчетную температуру на выходе из котла. Линия П min – линия минимально допустимого напора в прямой линии. Минимально допустимый напор на выходе из котла определяется из условия невскипания в верхней точке – для температуры 180 0 С. Устанавливается 107 м. Из условия невскипания воды при температуре 150 0 С минимальный напор должен быть 40 м.

Линия О min – линия минимально допустимого напора в обратной линии. Из условия недопустимости подсосов воздуха и кавитации насосов принят минимальный напор в 5 м.

Действительные линии напоров в прямой и обратной трубопроводах ни при каких режимах не могут выходить за пределы линий максимальных и минимальных напоров.

Пьезометрический график дает полное представление о действующих напорах при статическом и гидродинамическом режимах. В соответствии с этой информацией выбирается тот или иной метод присоединения абонентов. На рис. 6.8 приведён пьезометрический график двухтрубной водяной сети.

Рис.6.8. Пьезометрический график двухтрубной водяной сети

АВ – линия гидродинамических напоров подающего трубопровода; CD – линия гидродинамических напоров в обратном трубопроводе; SS – линия статического напора.

Здание 1. Располагаемый напор больше 15 м, пьезометрический – меньше 60 м. Можно отопительную установку присоединить по зависимой схеме с элеваторным узлом.

Здание 2. В этом случае также можно применить зависимую схему, но т.к. напор в обратной линии меньше высоты здания в узле присоединения нужно установить регулятор давления "до себя". Перепад давления на регуляторе должен быть больше разницы между высотой установки и пьезометрическим напором в обратной линии.

Здание 3. Статический напор в этом месте больше 60 м. Лучше всего применить независимую схему.

Здание 4. Располагаемый напор в этом месте меньше 10 м. Поэтому элеватор работать не будет. Нужно устанавливать насос. Его напор должен быть равен потерям напора в системе.

Здание 5. Нужно использовать независимую схему – статический напор в этом месте больше 60 м.