9.2.3.Особенности гидравлического расчета

КОНДЕНСАТОПРОВОДОВ

Возврат конденсата от потребителей к источнику тепла представляет большие трудности. Это обусловлено тем, что давления в узловых точках зависят от геодезических отметок и от давлений пара у потребителей, которые нередко бывают различными. Кроме того, переменный режим работы паропроводов нарушает увязку давлений в узловых точках, достигнутую при гидравлическом расчете конденсатопроводов. Поэтому в узловых точках конденсатопроводов рекомендуется тщательно увязывать давления и устанавливать клапаны, автоматически регулирующие давление "после себя". Если в конденсатопроводах обеспечивается давление. исключающее вторичное вскипание, то такие конденсатопроводы рассчитываются аналогично трубопроводам водяных тепловых сетей.

В теплообменниках абонентских систем (водонагреватели, калориферы, отопительные приборы) пар конденсируется при определенном давлении. Конденсат имеет температуру насыщения, соответствующую данному давлению. Если фактическая температуря конденсата уменьшается медленнее, чем снижается температуря насыщения за счет падения давления, то в трубах произойдет вторичное вскипание конденсата и по конденсатопроводу будет перемещаться пароводяная эмульсия. Такие конденсатопроводы называются двухфазными. Плотность пароводяной эмульсии меньше плотности конденсата. Поэтому пропускная способность двухфазных конденсатопроводов меньше, чем напорных.

Уравнение (9.9) после подстановки l из формулы (9.4) можно представить в виде

(9.23)

(9.24)

где R_л.см, R_л.к -удельные падения давления в двухфазном и в напорном конденсатопроводах, Па/м; G_см, G_к - расходы пароводяной эмульсии и "чистого" конденсата, т/ч; dс_м, d_к -диаметры двухфазного и напорного конденсатопроводов, м; r_см, r_к- плотности пароводяной эмульсии и конденсата, кг/м³.

Рис.9.6. Номограмма для расчета конденсатопроводов (k_э=1 мм)

Если при R_л.см = R_л.к пропустить одинаковое количество пароводяной эмульсии и конденсата G_см=G_к, то из сравнения уравнений (9.23), (9.24) можно получить формулы для определения диаметров двухфазных конденсатопроводов: (9.25)

d_см=md_к (9.26)

где m - поправочный коэффициент.

Таким образом, расчет двухфазных коденсатопроводов можно выполнять по таблицам или номограммам, составленным для напорных конденсатопроводов (рис.9.6) с последующей корректировкой диаметров по формуле (9.26).

Рис.9.7. График для определения коэффициента m при расчете двухфазных конденсатопроводов

Поправочный коэффициент m зависит от давления пара перед теплообменником и в конце конденсатопровода. Для определения коэффициента м на рис.9.7 приводится график. Местные сопротивления конденсатопроводов составляют при мерно 20% об общих потерь давления в сети, что соответствует a_ср=0,25.

Рис.9.8. Расчетная схема конденсатопроводов: I- сепаратор; II - теплообменник; III - конденсатоотводчик

Пример 3.

Рассчитать конденсатопроводы тепловой сети, для которой расходы конденсата, давления пара перед теплообменниками, длины участков и геодезические отметки в узловых точках приведены на рис.9.8. Падение давления в кондесатоотводчиках принять равным 60% от давления пара перед ними.

Расчет конденсатопровдов удобнее производить в направлении от концевых участков к тепловому центру (по направлению движения конденсата).

Решение. Расчет следует начинать от абонента, давление пара перед теплообменником которого наименьшее, P₁=0,2 МПа.

1.Общая длина расчетной магистрали (участки 1,2,3) ål=200+150+350=700 м

2.Давление в начале участка 1 (после конденсатоотводчика)

Р_н1=Р₁ - 0,6Р₁=0,4·0,2=0,08 МПа.

3.Располагаемый перепад давлений в расчетной магистрали с учетом геодезических отметок в крайних точках магистрали

Здесь Dh- разность отметок конденсатопроводов у расчетного абонента и у бака-сепаратора.

4.Среднее удельное линейное падение давления в сети.

5.Участок 1:

а) по номограмме (линия авс на рис.9.6), зная R_л.ср=57 Па/м и G₁=0,5 т/ч, находим d₁=32 х 2,5 мм (d_в=27 мм), R₁=60 Па/м;

б) потери давления на участке

DP₁=l,25-60-200=15000 Па;

в) давление в конце участка

Р_k1=0,08 - 15000·10^-6+9,81·1000 (37-30) 10^-6=0,134 МПа;

г) по графику (рис.9.7) при Р_н1=0,2 и Р_к1=0,314 определяем m₁=l,9 (линия def);

д) внутренний диаметр двухфазного конденсатопровода

d_в1=l,9 x 27=51 мм.

Принимаем ближайший стандартный диаметр трубы d_см1=-57 x 2.5 мм.

Участок 2: Р_н2=Р_к1=0,134 МПа;

а) при G₂=l,4 т/ч по номограмме находим d₂=45 х 2,5 мм (d_в2=40 мм), R₂=57 Па/м;

б) DР₂=1,25·57·150= 10700 Па;

в) Р_к2=0,134-10700·10^-6+9,81·1000(30-31)10^-6=0,113 МПа;

г) при Р_н2=0,134, Р_к2=0,113, m₂=2,05;

д) d_в2=2,05 х 40==82 мм, принимается d_см2=89 x 3,5 мм.

Участок 3: Р_н3=0,113 МПа;

а) при G₃=3 т/ч d₃=57 x 3,5 мм (d_в3,=50 мм); R_а=40 Па/м;

б) DР₃=1,25·40·300=17500 Па;

в) Р_к3=0,113-17500·10^-6+9.81·1000(31-35)10^-6=0,055 МПа;

г) m₃=2,35;

д) d_в3=2,35 x 40=117 мм, принимаем d_см3= 133 х 4,5 мм.

Давление в баке-сепараторе превышает заданное по условию задачи на 0,055-0,05=0,005 МПа.

Если принять d₃=45 x 3,5 мм. то R₃=130 Па/м и конечное давление получаем 0,0376 < 0,05 МПа.

Ответвления рассчитаны аналогично. Результаты расчета приведены в табл. 9.6.

Таблица 9.6. Пример гидравлического расчета конденсатопровода

№ участка	G, т/ч	l, м	Рн, МПа	d x s, мм	R, Па/м	DР, Па	Dh, м	Рк, МПа	m	dсм x s, мм
1	0,5	200	0,08	32x2,5	60	15000	7,0	0,134	1,9	57x3,5
2	1,4	140	0,134	45x2,5	57	10700	-1,0	0,113	2,05	89x3,5
3	3,0	350	0,113	57x3,5	40	17500	-4,0	0,055	2,3	133x4,5

Ответвление

4 ï 0,9 ï 250 ï 0,12 ï 32х2,5 ï 175 ï 53000 ï 6,0 ï 0,136 ï 2,15 ï 76 x 3,5

Невязка давления в узловой точке А составляет 0,136-0,134=0,002 МПа

Ответвление

5 ï 0,6 ï 400 ï 0,14 ï 32х2,5 ï 90 ï 45000 ï 2,0 ï 0,115 ï 2,4 ï 76 х 3,6

Невязка давления в узловой точке В составляет 0,115-0,113=0 002 МПа