4.8. Построение пьезометрического графика расчётной магистрали

Пьезометрический график разрабатывают для статического и динамического режимов. Он дает наглядное представление о распределении напора (давления) во всех точках тепловой сети, а также используется для решения следующих вопросов:

1) предотвращения вскипания теплоносителя в тепловой сети:

2) недопущения гидравлических ударов и предотвращения механического разрушения тепловых сетей, а также теплопотребляющих систем абонентов;

3) выбора рабочих параметров насосных установок и места расположения основных, бустерных и дросселирующих насосных станций и др.

Графики разрабатывают для расчетной магистрали и характерных ответвлений. Построение выполняется в следующих масштабах: горизонтальный от 1:10000 до 1:20000, вертикальный от 1:10000 до 1:2000. В этих масштабах строят профиль земной поверхности вдоль расчетной магистрали, показывают высоту присоединяемых абонентов, а также выполняют дополнительные построения (линии невскипания по двум способам).

При решении вопросов невскипания сетевой воды необходимо учитывать данные, приведенные в табл. 5.

Таблица 5

Данные для построения линий невскипания

Расчетная температура сетевой воды, °С	Минимальный напор, м
110	5
120	10
130	20
140	30
150	40
160	55
170	72
180	93

На основе построенного пьезометрического графика предлагается решить вопросы присоединения абонентов (зависимая, независимая схема), предельной высоты поднятия сетевой воды в абонентских системах, зонирования и др. Принятые по этим вопросам решения должны быть отражены в пояснительной записке.

Построение графика производим в 2 этапа:

1. Построение основы: на чертеже строим развернутый профиль трассы вдоль расчетной ветви. Внизу вычерчиваем паспорт профиля по [8, стр. 267-268].

Наносим на профиль высоты зданий, вычерчиваем основные линии графика (О-О, S-S, Z-Z, линию невскипания). Строим на отдельном прозрачном листочке пьезометрический график динамического режима в том же масштабе, что и профиль трассы.

2. С учетом пяти основных правил гидравлического режима определяем оптимальную высоту расположения пьезометрического графика относительно профиля трассы.

4.9. Расчёт участка с п – образным симметричным компенсатором

Расчет искусственного компенсатора выполняется для участков трубопровода всех диаметров, на которых нет возможности для естественной компенсации с помощью углов поворота трассы менее 150⁰, подъемов, опусков или изгибов трубопровода для преодоления препятствий. В курсовом проекте расчет выполняется для одного участка трубопровода с симметричным П-образным компенсатором с гнутыми гладкими отводами. Выбирается произвольно участок с диаметром менее 450 мм. Расчёт ведём по [5, стр. 208-209].

Цель расчета: подобрать или проверить размеры компенсатора, при которых напряжения сжатия, возникающие на спинке и на участках, прилегающих к компенсатору, были бы меньше допустимых:

(27)

Расчет рекомендуется вести в следующем порядке:

1. Вычерчивается расчетная схема участка трубопровода с компенсатором. ( Рис. 1). Проводятся оси координат X и Y.

– спинка компенсатора,

– вылет компенсатора,

– плечо компенсатора.

2. Задаемся габаритными размерами и , м.

Рис.1. Участок теплопровода с П-образным

симметричным компенсатором

3. Выписываем основные характеристики гнутых гладких отводов: радиус изгиба оси трубопровода , м; расчетные коэффициенты гибкости ; и коэффициент концентрации продольных напряжений , из таблицы 10.13. [5]:

4. Зная радиус изгиба оси трубопровода , вычисляем длины прямолинейных участков компенсатора ,м, и проставляем размеры на схеме.

5. Рассчитываем приведенную длину участка трубопровода , м:

(28)

6. Определяем координаты упругого центра тяжести ( точка О), м.

Для случая симметричного относительно оси Y компенсатора :

(29)

(30)

Наносим точку центра тяжести О на расчетную схему и проводим через нее дополнительные оси и y_0. Для случая симметричного относительно оси y компенсатора оси y и y₀ совпадают.

7. Определяем центральный момент инерции , м³, относительно осей и y_0.:

(31)

Для случая симметричного относительно оси y компенсатора

8. Определяем расчетное тепловое удлинение , мм, вдоль оси :

(32)

где – коэффициент предварительной растяжки, определяемый по табл. 10.12. [5];

– линейное удлинение, .

где – коэффициент линейного расширения, мм/м·ºС , определяемый по табл. 10.11. [5];

– длина расчётного участка;

– температура теплоносителя в подающей магистрали;

– температура окружающей среды, для канальной прокладки, = 40 ºС.

9. Определяем силы упругой деформации, возникающие в центре тяжести , кгс; Для случая симметричного относительно оси y компенсатора :

(33)

где: – модуль упругости материала труб определяемый по табл 10.11[7], для Ст 3 - Е = 1,93·10⁶ кгс/см²;

– момент инерции поперечного сечения стенки трубы, см⁴, ;

, – наружный и внутренний диаметры трубы, см.

10. Определяем точку наиболее напряженного сечения, наносим ее на расчетную схему и определяем максимальный изгибающий момент в этой точке:

10.1. Если , то наиболее слабое сечение находится на спинке компенсатора в точке прилегания отвода к прямолинейному участку ( точка С),

тогда изгибающий момент в этой точке равен:

; кгс·м (34)

10.2. Если , то наиболее слабое сечение находится на плече компенсатора в точке прилегания отвода к прямолинейному участку ( точка D),

тогда изгибающий момент в этой точке равен:

; кгс·м

11. Определяем возникшие изгибающие напряжения и сравниваем их с допустимыми значениями .

а) изгибающие напряжения, возникающие в слабом сечении компенсатора:

; кгс/мм² (35)

где – момент сопротивления поперечного сечения стенки трубы, см³,

(36)

Необходимо сравнить полученные значения напряжений с допустимыми для данного материала труб, которые принимаются по табл.10.8; 10.9 [5] и сделать вывод о том, что, фактические значения не превышают допустимых значений : < .

Если неравенство не выполняется, то, принятые размеры компенсатора являются неудовлетворительными для компенсации температурных деформаций на расчётном участке трубопровода.