Расчет ответвлений

Расчет ответвлений производится после окончательного расчета главной магистрали. В основу расчета ответвлений положено равенство потерь напора во всех ответвлениях данного узла. Исходя из этого, определяем для ответвления величину удельного линейного падения давления (напора):

, (4.109)

где – коэффициент линейных потерь напора в ответвлениях.

Средний коэффициент местных потерь для сети может быть определен по выражению

. (4.110)

Дальнейший расчет ответвлений проводится, как для магистрали, в соответствии с пп. 2 – 9.

После определения расчетного значения потери напора на ответвлении DH^p_от.i (DP^p)_от.i сравниваем ее с действительным значением DН^р_{от.i £} DHот.i. Если DH^p_{от.i <D}H_от.i, то на ответвлении устанавливаем диафрагму из условия dDH^p_от = DH_от.i - DH^p_от.i ,

d_д = 10 , (4.111)

где G_d – расход воды, м³/ч ;

- небаланс перепада напора в ответвлении, м вод. ст.

Минимальный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы должен приниматься равным 3 мм.

При необходимости следует устанавливать последовательно две диафрагмы соответственно с большими диаметрами отверстий, при этом расстояние между диафрагмами должно приниматься не менее 10 d_вн трубопровода.

Результаты гидравлического расчета заносим в таблицу (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Результаты гидравлического расчета водяной тепловой сети

Участок	Расход воды G, кг/с	Длина l , м	Диаметр d, мм	Скорость Воды V, м/с	Коэффи- циент тре- ния l	Удельная линейная потеря напора R, м/м
1	2	3	4	5	6	7
Магист-
раль
Участок
1
2
3
4
5
Ответв-
ление
1
2
3
4
5

Продолжение табл. 4.2

Участок	Коэффи- циент местного сопро- тивления x	Эквива- лентная длина lэкв , м	Приве- денная длина lпр , м	Потеря напора на тре- ние dН, м	Потеря на- напора на местное сопротив- ление dНмс ,м	Суммар- ная поте- ря напора, dН =dМтр+ + dНмс, м
1	8	9	10	11	12	13
Магист-
раль
Участок
1
2
3
4
5
Ответв-
ление
1
2
3
4
5

62

4.3.8. Построение пьезометрического графика

При построении пьезометрического графика должны выполняться следующие условия:

1. Непревышение недопустимых давлений в оборудовании источника теплоснабжения, тепловой сети и абонентских установок.

2. Обеспечение избыточного (сверх атмосферного) давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреждения кавитации насосов (сетевых, подпиточных, смесительных) и защиты системы теплоснабжения от подсосов воздуха (Dh_зап = 5 м вод.ст.).

3. Обеспечение невскипания воды при гидродинамическом режиме системы теплоснабжения, т.е при циркуляции воды в системе.

Построение пьезометрического графика в системе координат H -L (напор, длина) начинается с изображения двухтрубной тепловой сети под осью абсцисс L, затем наносят профиль местности, по которой проходит трасса тепловой сети. На графике изображают линии минимальных и максимальных напоров в подающей и обратной линиях тепловой сети, исходя из вышеприведенных условий.

Минимальный напор в обратной линии принимается не менее 5 м водяного столба выше атмосферного давления. Максимальный напор не должен превышать напоров по условиям механической прочности оборудования от абонентских установок до входного коллектора подогревателя на источнике теплоснабжения.

Минимальный допустимый напор в подающей линии должен быть не менее величины напора из условий невскипания воды в подающей линии при температуре воды t^/₀₁. Максимальный напор показывает максимально допустимые напоры в подающей линии системы теплоснабжения от подающего коллектора на источнике до абонентских вводов.

Линии пьезометрических напоров в обратной и подающих трубопроводах должны лежать между ними.

На пьезометрический график наносят линию статических напоров из условия

H_ст = (z + h_зд)_max + Dh_зап = (z + h_зд)_max + 5 . (4.112)

Величина (z + h_зд)_max соответствует максимальной высоте потребителя. Высота здания принимается из условия его этажности n_эт, при этом высота этажа принимается равной h_эт = 3 м, тогда

H_ст = (z + 3 n_эт )+ 5 . (4.113)

Построение пьезометрического графика начинаем с определения напора в коллекторе обратного трубопровода на источнике системы теплоснабжения. Эта точка определяется из условия обеспечения избыточного напора (Н_зап = 5 м) и минимального напора во всасывающем патрубке сетевого насоса. Величина напора находится в пределах 5…25 м вод. ст.

Давление воды в обратных трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов не должно превышать допускаемого давления в системах потребителей и обеспечивать заполнение местных систем.

Давление воды в обратных трубопроводах открытых систем теплоснабжения в неотапливаемый период, а также в подающем и циркуляционном трубопроводах сетей горячего водоснабжения следует принимать не менее чем на 0,05 МПа больше статического давления систем горячего водоснабжения.

От этой точки откладываем потерю напора в обратной линии DН_обр и получаем точку, определяющую напор в обратной линии на выходе из теплового пункта. Соединив эти две точки, построим линию изменения пьезометрических напоров в обратном трубопроводе. Отложив от величины пьезометрического напора на выходе из теплового пункта потерю напора DН_аб = 15…25 м вод. ст. (для зависимой системы присоединения отопительной нагрузки), найдем пьезометрический напор в подающем трубопроводе на входе в тепловой пункт. Добавив к нему падение напора в подающей линии DН_под, определим пьезометрический напор на подающем коллекторе в источнике системы теплоснабжения. К этой величине добавляется потеря напора в теплоприготовительной установке DН_тп в источнике теплоснабжения.

После построения пьезометрического графика уточняем присоединение систем отопления к тепловым сетям.

Пьезометрические графики следует разрабатывать для отопительного и неотопительного периодов.

Для открытых систем теплоснабжения пьезометрические графики дополнительно разрабатываются для двух режимов [1]:

а) при максимальном водоразборе - из подающего трубопровода в отопительный период;

б) при максимальном водоразборе - из обратного трубопровода в отопительный период.

Пьезометрический график и схема для двухтрубной тепловой сети представлены на рис. 4.9.

Рис.4.9. Схема и пьезометрический график двухтрубной

тепловой сети

4.4.9. Расчет тепловой схемы котельной.

Выбор основного и вспомогательного оборудования

В качестве источника теплоснабжения в курсовом проекте следует выбрать производственно-отопительную котельную, которая позволяет обеспечивать паром и горячей водой технологических потребителей и жилищно-бытовой сектор.

Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной представлена на рис. 4.10.

Здесь 1- паровой котел; 2 - расширитель непрерывной продувки; 3 - насос сырой воды; 4 - барботер; 5 - охладитель непрерывной продув­ки; 6 - подогреватель сырой воды; 7 - водоподготовительная установка; 8 - питательный насос; 9 - подпиточный насос; 10 - охладитель подпиточной воды; 11 - сетевой насос; 12 - охладитель конденсата;

13 - сетевой подогреватель; 14 - подогреватель химически очищенной воды; 15 - охладитель выпара; 16 - атмосферный деаэратор;

17 - редукционно-охладительная установка (РОУ). Обозначения трубопроводов тепловых схем котельных здесь и далее на схемах:

Т99 - паропровод при давлении свыше 1,3 МПа; Т97 - до 1,3МПа;

Т96 - до 0,2 МПа: Т92- до 0,6 МПа; Т8 - конденсатопровод общего назначения; Т81 - кон­денсатор самотечный чистый; Т8Н - конденсатор напорный; ВЗ - водопровод производственный; В4 - водопровод оборотной воды по­дающий; В5 - водопровод оборотной воды обратный; В6 – водопровод умягченной воды; В29 - трубопровод питательной воды на всас насосов; В29Н - трубопровод питательной воды напорной; ВЗО - трубо­провод подпиточной воды; В31 - трубопровод периодической продув­ки котлов; В32 - трубопровод непрерывной продувки котлов; К13 -трубопровод сливов и дренажей; ЕО - трубопровод выпара деаэратора и подогревателей; Т1 - трубопровод горячей воды для отопления и вентиляции подающий; Т2 - трубопровод горячей воды для отопления и вентиляции обратный.

Расчет тепловой схемы котельной базируется на решении уравнений теплового и материального балансов, которые составляются для каждого элемента схемы.

При проведении расчетов тепловой схемы котельной рекомендуется проводить их на следующие режимы:

- максимально-зимний, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для отопления;

- зимний, контрольный, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для отопления;

- зимний, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для отопления;

- зимний, среднеотопительный, соответствующий средней за отопительный период температуре наружного воздуха;

- летний, характеризующий работу котельной при отсутствии отопительно-вентиляционной нагрузки.

Расчет тепловой схемы производственно-отопительной

котельной с паровыми котлами.

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняется для четырех режимов: максимально- зимнего, наиболее холодного месяца, среднеотопительного и летнего периодов.

Расчет тепловой схемы производственной котельной рекомендует­ся производить в следующей последовательности.

Определим расход воды на подогреватели сетевой воды, т/ч,

, (4.114)

где Q - расчетная нагрузка потребителей системы теплоснабжения (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), МВт; t₁ и t₂ - температуры воды соответственно перед сетевыми подогревателями и после них, °С.

Определим расход пара на подогреватели сетевой воды:

, (4.115)

где h^//_роу - энтальпия редуцированного пара перед подогревателями сетевой воды, кДж/кг;

h_к - энтальпия конденсата после подогревателей сетевой воды, кДж/кг;

h - КПД сетевого подогревателя (для различных подогревателей собственных нужд принимается равным 0,98).

Определим расход редуцированного пара внешними потребите­лями, т/ч:

D^//_роу = D_т –D_п.с.в, (4.116)

где D_т - расход редуцированного пара внешними технологическими потребителями, т/ч.

Определим суммарный расход свежего пара внешними потреби­телями, т/ч:

D_вн =D^/_роу + D^/_т, (4.117)

при этом

, (4.118)

где D^/_т – расход свежего пара, кДж/кг;

h^/_роу – энтальпия свежего пара, кДж/кг;

h_п.в - энтальпия питательной воды, кДж/кг;

D^/_роу – расход пара перед РОУ, т/ч.

Определим количество воды, впрыскиваемой в редукционно-охладительную установку, т/ч:

. (4.119)

Расход пара на собственные нужды котельной, т/ч,

D^/_с._н = 0,01×К_с._и D_вн , (4.120)

где К_{с н} - коэффициент расхода пара на собственные нужды котельной (подогрев сырой и химически очищенной воды, расход на деаэратор) в % расхода пара внешними потребителями; рекомендуется принимать его равным 5 -10 % от расхода внешними потребителями.

Расход пара на мазутное хозяйство, т/ч,

D_м = 0,01К _{м ×} D_вн , (4.121)

где К_м - коэффициент расхода пара на мазутное хозяйство, при отсут­ствии данных рекомендуется принимать его для небольших котельных равным 3 % от расхода внешними потребителями.

Расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч,

D_п = 0,01 К_п (D_вн| - D^/_с.н+ D _м), (4.122)

где К_п - коэффициент расхода пара на покрытие потерь, рекомендует­ся принимать его равным 2-3 % от расхода пара внешними потреби­телями.

Суммарный расход пара на собственные нужды, мазутное хозяй­ство и покрытие потерь в котельной, т/ч,

D_c.н = D_с.н^/ + D_м + D_п . (4.123)

Суммарная паропроизводительность котельной, т/ч,

D = D_вн + D _с.н . (4.124)

Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внут­ри котельной, т/ч,

G^пот_к ⁼ (1 - b) (D_т + D^/_т) 0,01 К_к D , (4.125)

где b - доля конденсата, возвращаемого внешними потребителями;

К_к - коэффициент потерь конденсата в цикле котельной установ­ки, рекомендуется принимать в количестве 3 % от суммарной паропроизводительности котельной.

Определим расход химически очищенной воды, т/ч:

G _х.о.в = G ^пот_к + 0,01 К_тс × G, (4.126)

где К_тс - коэффициент потерь воды в теплосети, рекомендуется при­нимать равными 2...3 % от количества воды в системе теплоснаб­жения.

Определим расход сырой воды, т/ч:

G_с.в = К_хов × О_хов , (4.127)

где К_{хов -} коэффициент, учитывающий расход сырой воды на собст­венные нужды химводоочистки, рекомендуется принимать его 1,25.

Определим количество воды, поступающей с непрерывной про­дувкой в расширитель, т/ч:

G_пр = 0,01 р_пр D, (4.128)

где р_пр - процент продувки, принимается от 2 до 5 %.

Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной про­дувки, т/ч,

, (4.129)

где h_к.в - энтальпия котловой воды, кДж/кг;

h ^/_расш - энтальпия воды, получаемой в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг;

h ^/_расш - энтальпия пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг;

х - степень сухости пара, выходящего из расширителя непрерыв­ной продувки, принимается равной 0,98.

Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продув­ки, т/ч,

G_расш = G_пр – D_расш . (4.130)

Определим температуру сырой воды после охладителя непрерыв­ной продувки, °С:

, (4.131)

где h^//_пр – энтальпия воды после охладителя непрерывной продувки, принимается равной 210 кДж/кг.

Расход пара на подогреватель сырой воды, т/ч,

, (4.132)

где h^/_хов- энтальпия сырой воды после подогревателя, определяется для температуры воды, принимаемой от 20 до 30 °С, кДж/ кг;

h^/_с.в - энтальпия сырой воды после охладителя непрерывной про­дувки, определяется по температуре t ^/_с, кДж/ кг;

h^//_роу - энтальпия редуцированного пара, кДж/ кг;

h ^роу_{к -} энтальпия конденсата редуцированного пара, кДж/ кг, опре­деляется по температуре конденсата, принимаемой 70- 85 °С.

Определим температуру химически очищенной воды после охла­дителя деаэрированной воды, °С:

, (4.133)

где t^/_х.о.в - температура химически очищенной воды на входе в охлади­тель деаэрированной воды (в процессе химической очистки воды ее температура снижается примерно на 2 °С; снижением температуры воды в оборудовании химводоочистки и последующим ее подогревом в охладителе выпара можно пренебречь без ущерба для точности рас­чета), ^оС;

t_п.в - температура деаэрированной (питательной) воды на входе в охладитель, °С;

t₂ - температура деаэрированной воды после охладителя, прини­мается равной 70 ^oС;

0,01 К_тс G - расход подпиточной воды для покрытия утечек в сис­теме теплоснабжения, т/ч.

Определим расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором, т/ч:

, (4.134)

где h_к - энтальпия химически очищенной воды после подогревателя, определяется по температуре, равной температуре конденсата, т.е. 70-85 °С;

h^//_х.о.в - энтальпия химически очищенной воды перед подогревате­лем, определяется по температуре химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды, кДж/ кг.

Суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора, т/ч,

G_д = G_х.о.в + b (D_т +D^/_т)+D_х.о.в +D_c.в +D_п.с.в + D_расш . (4.135)

Определим среднюю температуру воды в деаэраторе, ^оС:

+ . (4.136)

Определим расход греющего пара на деаэратор, т/ч:

. (4.137)

Определим расход редуцированного пара на собственные нужды котельной, т/ч:

D^роу_с.н = D_д + D_х.о.в +D_c.в. (4.138)

Определим расход свежего пара на собственные нужды котельной, т/ч:

. (4.139)

Действительная паропроизводительность котельной с учетом расхода пара на собственные нужды, т/ч,

D_к = (D_вн + D_с.н)+ 0,01 К_п (D + D_с.н). (4.140)

Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %,

. (4.141)

Если невязка получится меньше 3 %, то расчет тепловой схемы считается законченным. При большей невязке расчет следует повторить, изменив расход пара на собственные нужды.

Уточненный расход редуцированного пара, т/ч,

D^//_у.роу = D_т + D_п.с.в + D^роу_c.н . (4.142)

Расход свежего пара на РОУ

. (4.143)

Суммарная паропроизводительность котельной с учетом уточнения расхода на собственные нужды, т/ч,

D^у_к = D^у_к + D^/_у.роу + 0,01 К_п (D^/_т + D_т) . (4.144)