Гидравлический расчет трубопроводов тепловой сети
В результате гидравлического расчета тепловой сети определяем диаметры всех участков теплопроводов, оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а также потери давления теплоносителя на всех элементах сети. Диаметры труб и потери давления на трение (линейные потери) определяем по формуле Дарси:
где
-
потери давления на трение, Па;
-
коэффициент трения;l,
d
- длина и диаметр участка трубопровода,
м; w-
скорость потока, м/с;
-
плотность теплоносителя, кг/м3.
В городе осущетвляется связанная подача теплоты поэтому расчетный расход воды определяем по формуле:
)
Тепловые нагрузки по микрорайонам сведены в таблицу.
ТАБЛ.5
|
N района |
Число жителей, чел. |
Qов, МВт |
Qот, МВт |
|
1 |
1770 |
4,0 |
3,04 |
|
2 |
3090 |
6,9 |
6,07 |
|
3 |
2640 |
5,9 |
5,18 |
|
4 |
4620 |
10,3 |
9,07 |
|
5 |
5040 |
11,3 |
9,90 |
|
6 |
5400 |
12,1 |
10,61 |
|
7 |
3570 |
8,0 |
7,01 |
|
8 |
4350 |
9,7 |
8,54 |
|
9 |
4620 |
10,3 |
9,07 |
|
10 |
4620 |
10,3 |
9,07 |
|
11 |
5310 |
11,9 |
10,43 |
|
12 |
3024 |
6,8 |
5,64 |
|
13 |
2268 |
5,1 |
4,23 |
|
14 |
2790 |
6,2 |
5,20 |
|
15 |
2772 |
6,2 |
5,17 |
|
16 |
2772 |
6,2 |
5,17 |
|
17 |
2142 |
4,8 |
3,99 |
|
18 |
3546 |
7,9 |
6,61 |
|
19 |
2466 |
5,5 |
4,60 |
|
20 |
2880 |
6,4 |
5,37 |
|
21 |
3168 |
7,1 |
5,91 |
|
22 |
3024 |
6,8 |
5,64 |
|
23 |
2502 |
5,6 |
4,66 |
Расчет ведем в следующем порядке:
Выбираем основную (самую протяженную) магистраль, нумеруем ее участки, вычисляя расходы каждого из них. Диаметры подбираем, принимая удельные потери давления на трение до 80 Па/м, что дает решение, близкое к экономически оптимальному. При определении диаметров труб принимаем значение коэффициента шероховатости, равное 0,0005 м, и скорость движения теплоносителя не более 3,5 м/с. Пользуемся табл. 9.11 (1).
После определения диаметров участков тепломагистрали подсчитываем для каждого участка сумму коэффициентов местных сопротивлений. На каждом участке устанавливаем задвижки, компенсаторы, учитываем ответвления потока по ходу движения от ТЭЦ. Для каждого участка находим эквивалентную местным сопротивлениям длину при Σζ =1 и рассчитываем эквивалентную длину lэкв для этого участка. При расчете пользуемся таблицами 7.1, 7.2,7.3 (2) и табл. 3.7 (1).
Рассчитываем два ответвления, при условии, чтобы в конце каждого ответвления удельные потери давления на трения не превышали 300 Па/м. Эквивалентные длины и потери напора на участках определяем аналогично их определению для основной магистрали.
Результаты сводим в таблицы.
ТАБЛ.6 Расчет коэффициентов местных сопротивлений
|
№ |
Dу, мм |
Местные сопротивления |
ζ |
lэкв= l эквуд* Σζ ,м |
|
1-2 |
800 |
1.Задвижка |
0,5 |
46*4=184 |
|
2.Компенсатор сальн.- 3 шт. |
0,3*5=1,5 | |||
|
3.Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
4,0 | |||
|
2-3 |
600 |
1.Задвижка |
0,5 |
32,9*4,6=151,3 |
|
2.Компенсатор сальн.- 7 шт. |
0,3*7=2,1 | |||
|
3. Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
4,6 | |||
|
3-4 |
400 |
1.Задвижка |
0,5 |
19,8*4,6= 91,1 |
|
2.Компенсатор сальн.- 7 шт. |
0,3*7=2,1 | |||
|
3.Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
4,6 | |||
|
4-5 |
300 |
1.Задвижка |
0,5 |
14*2,8= 39,2 |
|
2.Компенсатор сальн.- 1 шт. |
0,3*1=0,3 | |||
|
3. Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
2,8 | |||
|
5-6 |
200 |
1.Задвижка |
0,5 |
8,5*5,2= 44,2 |
|
2.Компенсатор сальн.- 9 шт. |
0,3*9=2,7 | |||
|
3.Тройник (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
5,2 | |||
|
6-7 |
150 |
1.Задвижка |
0,5 |
4*10,8=43,2 |
|
2.Компенсатор сальн.- 1 шт. |
0,3*1=0,3 | |||
|
3.Фильтр-грязевик |
10 | |||
|
Σζ = |
10,8 |
Подробный расчет ответвлений:
1)Ответвление №1 – участок 4-8-9-10 . Потери давления на участках основной магистрали берем из табл.7, длины - с прилагаемых чертежей.
По
и
в табл.9.11 (1) подбираем диаметр ответвления
так, чтобы
.
Получаем для участков 4-8,8-9 диаметрdу=250,
для 9-10 dу=150.
Необходимые данные заносим в таблицу
гидравлического расчета.
ТАБЛ.7
|
№ |
Dу, мм |
Местные сопротивления |
ζ |
lэкв= l эквуд* Σζ |
|
4-8 |
250 |
1.Задвижка |
0,5 |
11,2*3,1=34,7 |
|
2.Компенсатор сальн.- 2 шт. |
0,3*2=0,6 | |||
|
3.Тройник (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
3,1 | |||
|
8-9 |
250 |
1.Задвижка |
0,5 |
11,2*4,0=44,8 |
|
2.Компенсатор сальн.- 5 шт. |
0,3*5=1,5 | |||
|
3. Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
4,0 | |||
|
9-10 |
150 |
1.Задвижка |
0,5 |
5,7*10,8= 61,6 |
|
2.Компенсатор сальн.- 1 шт. |
0,3*1=0,3 | |||
|
3. Фильтр-грязевик |
10 | |||
|
Σζ = |
10,8 |
Потери давления в ответвлении 6м ( из табл.9), потери на участках 4-5-6-7 составляют 6,2м.
Невязка составляет (6,2-6)/6,2*100%=3.2%, что меньше 15%.
2) Ответвление №2 - участок 2-11-12.
По
и
в табл.9.11 (1) подбираем диаметр участка
2-11и участка
11-12. Необходимые
данные заносим в таблицу гидравлического
расчета.
|
№ |
Dу, мм |
Местные сопротивления |
ζ |
lэкв= l эквуд* Σζ |
|
2-11 |
200 |
1.Задвижка |
0,5 |
8,5*3,1=26,4 |
|
2.Компенсатор сальн.- 2 шт. |
0,3*2=0,6 | |||
|
3. Крестовина (проход) |
2 | |||
|
Σζ = |
3,1 | |||
|
11-12 |
150 |
1.Задвижка |
0,5 |
5,7*13,8=78,7 |
|
2.Компенсатор сальн.- 9 шт. |
0,3*9=2,7 | |||
|
3. Отвод |
0,6 | |||
|
4. Фильтр-грязевик |
10 | |||
|
Σζ = |
13,8 |
В конце расчета
необходимо проверить, правильно ли
подобраны диаметры. Для этого подсчитываем
невязку по формуле:
.
ТАБЛ.7
|
Гидравлический расчет тепловой сети | |||||||||||||
|
Nуч |
Q, МВт |
Расход воды G |
Размеры труб, мм |
Длина уч, м |
v, м/с |
Потеря давления |
Суммарные потери давления от ТЭЦ | ||||||
|
т/ч |
кг/с |
dу |
dн |
l |
lэ |
lпр |
R на тр, Па/м |
P, Па |
Па |
м | |||
|
1-2 |
176,3 |
1894,8 |
526,3 |
700 |
720*7 |
720 |
184 |
904 |
1,4 |
80 |
72320 |
72320 |
7,23 |
|
2-3 |
119,1 |
1280,0 |
355,6 |
500 |
530*7 |
950 |
153,3 |
1103,3 |
1,75 |
57 |
62888 |
135208 |
13,52 |
|
3-4 |
56,5 |
607,2 |
168,7 |
400 |
377*9 |
850 |
91,08 |
941,08 |
1,72 |
85,6 |
80556 |
215765 |
21,58 |
|
4-5 |
30,9 |
332,1 |
92,2 |
300 |
325*8 |
100 |
39,2 |
139,2 |
1,28 |
57 |
7934 |
223699 |
22,37 |
|
5-6 |
10,8 |
116,1 |
32,2 |
200 |
219*7 |
690 |
44,2 |
734,2 |
1 |
60 |
44052 |
267751 |
26,78 |
|
6-7 |
6,84 |
73,5 |
20,4 |
150 |
165*4 |
50 |
43,2 |
93,2 |
1,2 |
110 |
10252 |
278003 |
27,80 |
|
Ответвление 1 | |||||||||||||
|
4-8 |
25,64 |
275,6 |
76,5 |
250 |
273*7 |
150 |
34,7 |
184,7 |
1,55 |
95 |
17547 |
233312 |
23,33 |
|
8-9 |
13,64 |
146,6 |
40,7 |
250 |
273*7 |
500 |
44,8 |
544,8 |
0,85 |
60 |
32688 |
266000 |
26,60 |
|
9-10 |
5,59 |
60,1 |
16,7 |
150 |
159*5 |
50 |
61,6 |
111,6 |
1,1 |
90 |
10044 |
276044 |
27,60 |
|
Невязка: 0,7% | |||||||||||||
|
Ответвление 2 | |||||||||||||
|
2-11 |
33,48 |
359,8 |
100,0 |
200 |
273*7 |
100 |
26,4 |
126,4 |
2,1 |
180 |
22752 |
95072 |
9,51 |
|
11-12 |
11,3 |
121,4 |
33,7 |
150 |
165*4 |
700 |
78,7 |
778,7 |
1,8 |
240 |
186888 |
281960 |
28,2 |
|
Невязка: 1,4% | |||||||||||||
Построение профиля местности
На продольный профиль наносим: планировочные и черные отметки земли, уклоны и длины участков тепловой сети. Уклон тепловой сети на участках принимаем не менее 0,002 независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки. Подземные теплопроводы прокладываем в непроходных каналах. Глубина заложения теплопроводов от верхнего уровня каналов до поверхности земли составляет 0,5-0,7 м. Отметка пола канала = отметка потолка канала - высота канала. Высота канала зависит от диаметра трубопровода и определяется по справочным материалам.
В подземных теплопроводах оборудование, требующее обслуживания (задвижки, сальниковые компенсаторы, спускники), размещают в специальных камерах.
Построение пьезометрического графика
График строится над профилем местности. Пьезометрический график используют для изучения режима давлений в тепловых сетях и местных системах. На график в определенном масштабе наносят рельеф местности по разрезам вдоль тепловых трасс, указывают высоту присоединяемых зданий, показывают напор в подающих и обратных линиях теплопроводов и в оборудовании теплоподготовительной установки. Роль пьезометрического графика при разработке гидравлических режимов систем теплоснабжения очень велика, так как он позволяет наглядно показать допустимые границы давлений и фактические их значения во всех элементах системы.