Гидравлический расчет паропроводов т конденсатопроводов паровых и тепловых сетей

n.1. Расчетных расходы пара первоначально определяется по потребителям пара, обычно паровым подогревателем технологического оборудования. Для ί- го паропотребляющего теплотехнологического аппарата расхода пара (расчетный) равен , - кг/с,

где -квт – расчетная (максимальная) тепловая нагрузка аппарата; h_i - энтальпия поступающего пара, , но обычно она принимается равной энтальпии сухого пара ; – энтальпия конденсата на выходе аппарата к Дж/ кг, равна:

,

где - температура конденсата; = 4,19 кДж/кг к –теплоемкость воды; - доля ( 0 1) конденсата, возвращаемая в систему сбора в конденсата и попадающая обратно на источник пароснабжения; - тепловой кпд подогревателя. Для разветвленной паровой сети расходы пары суммируются и расчетный расход пара от источника:

– по потребителям .

Если имеется паровая сеть насыщенного пара, то необходимо учитывать уменьшение расхода из-за конденсации дренажа конденсата в паропроводах и увеличение расчетного расхода у потребителей из-за уменьшения поступающего пара , где и - степень сухости и давления поступающего к потребителю пара. Расход (количество) конденсата, образующего на j-м участке паропровода, кг/с:

, где Вт/м – удельные тепловые потери изолированного паропровода с учетом теплопотерь арматурой, компенсаторами, опорами;

– длина j-го участка; - теплота парообразования при среднем давлении пара p _{ср id} ; t_o – температура окружающей среды (непроходные каналы t_o = o^oC; проходные каналы t^o=40^oC ; надземная прокладка t_o=t_нo ); - средняя температура на участке. Расчетный расход пара от источника

, – сумма конденсата пара по участкам сети. Для гидравлического расчета j-го участка паропровода используется расчетный расход пара на участке , где и - расходы насыщенного пара в начале и в конце участка, причем, причем они взаимосвязаны: кг/с. Можно так же записать

, где сумма учитывает последующую конденсацию пара. Использование насыщенного влажного пара усложняет конденсацию (дренаж паропровода), увеличивает расчетные расходы (большее диаметры) и удорожает сооружение и эксплуатацию паровой сети.

n.2. Гидравлический расчет участков паропровода и разветвленных паровых сетей должен учитывать существенное изменение состояния пара (энтальпии, давления, температуры, плотности, сухости) при его движении по паропроводу. Для гидравлического расчета паровой сети (с целью определения диаметров участков) составляют расчетную схему сети с нумерацией участков, указанием их длин, расчетный расход, диаметров, местных тепловых сопротивлений, который обычно учитывается в виде эквивалентных длин . Расчет ведут от источника, т.е. от первого участка. Выбирают и рассчитывают главную расчетную магистраль с наименьшими линейными удельными потерями R_М Па/м, затем рассчитывают ответвления от главной магистрали. Порядок гидравлического расчета участка паропровода перегретого пара (насыщенного пара).

1) Задаются исходными данными: L, , ; коэффициенты - начальные параметры.

Предварительный расчет

2) Вычисляют тепловые потери участка Вт в окружающую среду:

, где , Вт/мк или

-нормы удельных тепловых потерь изолированного паропровода, зависящий от его наружного диаметра dн, м и разности , т.е или

- средняя температура пара, для насыщенного пара - эквивалентная длина местных тепловых потерь (неизолированный вентиль/ задвижка): ; изолированные: ; неизолированный фланец: ; неизолированные опоры: . Предварительный расчет – коэффициенты теплопроводности, теплоотдачи и внешней диаметр изоляции теплопровода.

2) Вычисляется энтальпия и плотность пара в конце участка по формулам: , , если , т.е. пар на выходе перегретый, то и ( по таблицам ищется ( , если же , то пар на выходе участка тела влажный, и ; ; , =…

Для перегретого пара приближенного , где кДж/кг к- теплоемкость перегретого пара.

3) Вычисляется энтальпия и плотность пара в конце участка по формулам: , если , т.е. пар на выходе перегретый, то и (по таблицам ищется если же то пар на выходе участка влажный, и ); ; Для перегретого пара приближенного , где кДж/кг к – теплоемкость перегретого пара.

3) Вычисляется (принимается, предварительно) средняя плотность пара на участке - начальная плотность.

4) Определятся доля

Местных потерь или (или задает)

Где – коэффициент ( =0,2мм - >

5) Находятся удельные линейные потери давления

6) Предварительно определяется диаметр трубопровода

Проверочный расчет:

7) Округляем диаметр до скоростного ,

8) Определяется скорость пара, находится число и сравнивают его с предельным числом , где

9) Если (квадратная область), тогда

Уточняют линейные потери, эквивалентную длину и находят суммарные потери давления: ,

10) Если Re<Re_пр (переходная область):

И далее аналогично : =…

11) Находится конечное давление : (короткие участки)

,где ;

12) находится конечная и средняя плотность пара на участке и сравнивается с предварительно принятой. При большом различии (более 5%) задаются новыми полученными значениями и повторяют расчет.

При течении перегретого пара по длинным транзитным участкам его температура может значительно уменьшиться, что вызывает уменьшение удельных линейных теплопотерь . C учетом изменения конечная температура (при p=const)

Снижение температуры из-за падения давления (дроссель-эффект) определяется: , где при и около линии насыщения. Кроме того, в длинных участках возможен переход пара из перегретого во влажное состояние в т. . Длинна равна: (при p=соnst). В реальных условиях с учетом падения давления действительная длина , поэтому данная формула пригодна для проверки обеспечения подачи потребителям перегретого пара.

n.3. Гидравлический расчет конденсатопроводов. Расчетные расходы конденсата , кг/с, для гидравлического расчета конденсатопроводов определяются по максимальному (зимнему расчеты) количеству конденсата, возвращаемого потребителям или отдельным насосам возврата конденсата. Возврат конденсата от местных паровых систем отопления, вентиляции и ГВС принимается в размере 100% от расхода пара. Возврат конденсата от технологических потребителей принимается по паспортным данным оборудования. Сборные конденсатопроводы от конденсатоотводчика до конденсатных баков рассчитываются на пропуск двухфразной паровой смеси, а напорные конденсатопроводы от конденсатных насосов до источника рассчитывается на пропуск одной фазы-жидкости.

Возможны следующие задачи расчета конденсатопроводов:

1. Определение начального давления для пропуска заданного количества конденсата при известной длине и диаметре конденсатопровода.

2. Определение диаметра конденсатопровода при известном расходе, начальном давлении и длине трубопровода;

3. Определение пропускной способности (расход конденсата) конденсатопровода при заданной длине, диаметре и известном начальном давлении.

Иногда также определяется скорость течения конденсата. Если температура конденсата ниже температуры насыщения при давлении в аппарате, т.е. , то конденсат называют охлажденным, а если При движении конденсата в трубопроводе из-за гидравлических сопротивлений падение давления , а значит и температуры насыщения и если оказывается, что , то конденсат вскипает и образуется пар вторичного вскипания в количестве кг/c,

где – энтальпия входящего в конденсатопровод конденсата; – давление конденсата в конце трубопровода, - массовая доля (количество) пара вторичного вскипания, кг п/ кг к, - энтальпия конденсата при начальном давлении . Кроме того, конденсаторопровод из конденсатоотводчика попадает в пролетный пар в следующем количестве: :

1. При докритическом истечении через отверстие ( :

2. При критическом перепаде давлений : где - относительная доля пролетного пара; - доля пролетного при перепаде давлений ; она зависит от типа конденсатоотводчика, его состояние и правильности подбора, при отсутствии опытных данных давление перед и после конденсатоотводчика (обычно . В практике количество пролетного пара принимают. Соответственно:

• При однотипных конденсатоотводчиках и налаженной службе по их ремонту:

• При однотипных конденсатоотводчиках и отсутствие службы по их ремонту и контролю:

• При разнотипных конденсатоотводчиках, сильно разветвленной сети и отсутствие службы ремонта:

Гидравлический расчет напорных однофазных конденсатопроводов производится аналогично расчету разветвленных водяных тепловых сетей, при этом принимаются удельные линейные потери давления до 98 Па/м, а скорость движения конденсата м/с .

При гидравлическом расчете сборных одно и двухфазных конденсатопроводов используются обычнее формулы для гидравлического расчета с подстановкой в них вместо плотности конденсата (жидкой фазы) плотности пароконденсатной смеси

Где , – удельный объем и плотность жидкой и паровой фазы конденсата; – дола пара в конденсате, для практических расчетов величиной можно пренебречь. Расчет конденсатопроводов с двухфазной средой можно производить и по номограммам, составным для конденсатопровода с однофазной средой, если использовать поправочные самножители: для напора для диаметра ; для расхода . Расчет конденсатопровода рекомендуется производить по содержанию пара в пароконденсаторной смеси в конце конденсатопровода, так как изменение количества пара по его в нормальных условиях обычно не велико. В тех случиях, когда по участку изменяется значительно, расчет проводится по среднему значению

где , - в начале и конце участка.

В том случае, если конденсации удаляется под действием давления пара через конденсатоотводчик, необходимо учитывать падения (разность) давлений на кондесатоотводчике, которая зависит от