книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление
.pdf§ 64. Выбор давления пара и гидравлический расчет систем |
301 |
проводу 4. Разность давления в котле и конденсатной магистрали под держивается мокровоздушным насосом 5 с электродвигателем 6. Вклю чение и выключение насоса осуществляется с помощью автоматического регулятора 7 с рубильником 8.
Мембранный регулятор присоединен с одной стороны к паропроводу у котлачПодача пара регулируется путем открытия поддувальной двео-
1
во
6 — рубильник
пы с помощью тяги 9 и автомата 10, работающего от термостата 11. Термостат установлен в помещении для контроля температуры.
На рис. VI.12 приведен мембранный регулятор разности давления в котле и конденсатопроводё:. Определенной разнице давления соответ ствует определенный выгиб мембраны, воздействующий с помощью ры чагов на пусковой рубильник электродвигателя.
На подводках к каждому отопительному прибору устанавливают вен тили, а на выходе из прибора — конденсатоотводчики термического дей ствия.
Основное условие нормальной работы системы — ее герметичность, поэтому во избежание подсоса воздуха монтаж должен быть выполнен особенно тщательно.
Вакуум-паровые системы, как удовлетворяющие гигиеническим тре бованиям и имеющие малое гидростатическое давление, предусмотрено применять в зданиях большой высоты. В СССР вакуум-паровые системы не применяются.
§64. ВЫБОР ДАВЛЕНИЯ ПАРА
ИГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ
Давление пара в начале паровой магистрали (при выходе из котла или на вводе пара в здание) при замкнутой системе с непосредственным возвратом конденсата в котел принимают в зависимости от протяженно сти паропровода (от котла до удаленного прибора);
302 |
|
|
Г л а в а VI Паровое отопление |
при |
/<100 |
м ............................ |
р= 0,005 МПа (0,05 кгс/см2) |
» |
/=100 |
м .......................... |
р=0,005—0,01 МПа (0,05—0,1 кгс/см2) |
» |
/— 100—200м |
....................0 = 0,01—0,02 МПа (0,1—0,2 кгс/см2) |
|
» |
/=200—300м |
.................... 0=0,02—0,03 МПа (0,2—0,3 кгс/см2) |
При отоплении ряда зданий из одной котельной или при использова нии пара низкого давления в калориферах и пароводонагревателях при меняют давление 0,03—0,07 МПа (0,3—0,7 кгс/см2). В паровых систе мах высокого давления используется пар давлением до 0,37 МПа (3,8 кгс/см2).
1 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОПРОВОДОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
Методика расчета паропроводов систем парового отопления низкого давления в основном аналогична расчету систем водяного отопления.
Паропроводы можно рассчитывать по удельной потере давления на трение, пользуясь таблицами, аналогичными таблицам для расчета теп лопроводов систем водяного отопления. Таблицы составлены для сред ней плотности пара, поскольку плотность при низком давлении изменя ется незначительно.
Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблагоприятно рас положенного — наиболее удаленного от котла прибора.
На преодоление линейных и местных сопротивлений расходуется раз ность давления пара при выходе из котла и перед отопительным при
бором. |
перед отопительным |
прибором |
принимают |
0,0015— |
||
Давление |
||||||
0,002 МПа (150—200 кгс/м2). Скорость движения |
пара |
|
во избежание |
|||
шума должна быть не более указанной в табл. VI. 1. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а VI.1 |
|
Предельная скорость движения пара в паропроводах систем отопления |
|
|||||
|
Давление иа вводе |
Скорость движения пара, |
м/с, |
|||
|
|
при направлении пара и конденсата |
||||
МПа |
кгс/см2 |
попутном |
| |
встречном |
||
До 0,07 |
До 0,7 |
30 |
|
|
2 0 |
|
Более 0,07 |
Более 0,7 |
80 |
|
|
60 |
При предварительном расчете паропроводов принимают, что на прео доление линейных сопротивлений расходуется 65% разности давления пара при выходе его из котла и при входе его в отопительный прибор. Разделив эту величину на длину паропровода от котла до рассматрива емого прибора, найдем возможную удельную потерю давления на тре ние # ср, Па (кгс/м2).
По указанным выше таблицам для Rcv и тепловым нагрузкам Q оп ределяют диаметр расчетных участков и соответствующие фактические значения R и w, м/с. Затем находят потерю давления на трение RI на участках и 2 RI для всей расчетной ветви паропровода. После этого оп ределяют сумму коэффициентов местных сопротивлений на отдельных
§ 64. Выбор давления пара и гидравлический расчет систем |
303 |
участках и потери давления Z на преодоление местных сопротивлений. Затем находят 2 (Rl-\-Z) для всей расчетной ветви паропровода.
Определив Zl(Rl-\-Z) в расчетной ветви, сравнивают полученную ве личину с располагаемым давлением в системе. Допускается принимать запас давления в размере до 10% на преодоление возможных сопротив лений, не учтенных расчетом паропроводов.
После определения диаметра паропровода наиболее неблагоприятно расположенного прибора находят диаметры ветвей паропровода других отопительных приборов. Расчет должен быть произведен так, чтобы по тери давления во взаимосвязанных частях системы не отличались более чем на 25%.
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
При движении пара в паропроводах систем парового отопления вы
сокого давления от начальной точки (от ввода или котла) к месту |
по |
требления значительно изменяется его давление, а следовательно, |
его |
плотность. Поэтому при расчете паропровода нельзя принимать по всей его длине среднюю величину плотности пара, как при расчете паропро водов в системах низкого давления. В этом случае для каждого участка паропровода необходимо принимать плотность, соответствующую сред нему давлению пара на участке. При расчете паропроводов можно поль зоваться таблицами или номограммами, которые отличаются от таблиц и номограмм для систем парового отопления низкого давления тем, что
в них удельные потери давления /?усл и скорость движения |
пара о;усл |
||
при различных диаметрах паропровода и |
расходах |
пара |
приведены |
к значению р = 1 кг/м3. |
удельной |
линейной потери |
|
Чтобы найти действительные значения |
давления R и скорости движения пара ш, условные величины /?усл и доусл для каждого участка делят на действительную, соответствующую дав лению плотность пара р:
О
|
?ист = |
— ^ |
Па (кгс/м2); |
|
(V I.2) |
|||
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
®яст = |
р |
м/с- |
|
|
|
(VI.3) |
|
Среднее условное падение |
давления на трение |
на 1 м при |
р — |
|||||
=0,08 МПа (0,8 кгс/см2), р = 1 |
кг/м3 составит: |
|
|
|
||||
Rcp = |
(Pi — Ра)рср 100— п „ |
, |
, |
|
|
|||
— |
---------- — |
Ш(кгс/м«). |
|
|
||||
где pj и р2— давление |
пара в начале |
и |
конце |
паропровода, |
Па |
|||
(кгс/м2) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
рср— средняя плотность пара, кг/м3, соответствующая средне |
||||||||
му давлению пара |
~ |
?8 |
; |
|
|
|
||
п — доля потери давления на местные сопротивления |
(п = |
|||||||
=20% ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 /— длина паропровода, м. |
|
|
|
|
|
Местные сопротивления при расчете паропроводов высокого давле ния заменяют эквивалентными длинами. Длина паропровода, на которой потеря давления на трение равна потере в местном сопротивлении при
|
|
|
§ 64. Выбор давления пара и гидравлический расчет систем |
305 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и и a VI.2 |
||
|
|
Расчет диаметров паропроводов систем парового отопления низкого давления |
|||||||||||
|
№ |
Тепловые |
|
|
|
|
Данные предварительного расчета |
|
|||||
|
|
|
|
|
R |
|
R l |
|
|
Z |
|||
|
нагрузки Q |
1, м |
d w |
ш, |
|
|
|
|
|||||
участка |
|
|
|
|
кгс/м*- |
|
|
|
|||||
|
|
Вт |
ккал/ч |
|
мм |
м/с |
Па/м |
кгс/м* |
Па |
|
Па |
1кгс/м* |
|
|
|
|
|
|
1 -м |
|
|||||||
|
1 |
27 912 |
24 000 |
9 |
40 |
14,8 |
53,9 |
5,5 |
485,4 |
49,5 |
3,25 234,33 |
23,89 |
|
. |
2 |
22 097 |
19 000 |
5 |
32 |
15,45 |
73,5 |
7,5 |
367,7 |
37,5 |
3 |
231 |
23,56 |
3 |
10 467 |
9 000 |
6 |
25 |
12,9 |
78,4 |
8 |
470,7 |
48 |
1 |
53,9 |
5,5 |
|
|
4 |
5 233 |
4 500 |
8 |
20 |
18,25 |
63,7 |
6,5 |
509,9 |
52 |
4.5 |
151,4 |
15,44 |
|
5 |
2 326 |
2 000 |
4 |
15 |
8,75 |
68,6 |
7 |
274.6 |
28 |
20 |
488,4 |
49.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2108 |
215 |
|
1159 |
118*19 |
|
|
|
|
Z ( # + Z ) = 3267 Па (333,19 кгс/ма) |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
3000 |
|
mooр |
|
|
Рис. VI. 13 |
Расчетная |
схема системы |
|
4500-/ |
|
/7 = 5 7 5000 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
парового отопления низкого давления |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
t 2500 |
г ^ 00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т о р |
,Й г Р лт о |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
5 ~ПГПГ\. |
2000J Z J,т о , |
|
|
2. Общее падение давления на преодоление сопротивлений трения и местных со противлений составит:
Ар — 2 (Rl + Z) « 3267 Па (333,19 кгс/м2).
Запас давления 5% находится в допустимых пределах.
Определив диаметры расчетной ветви паропровода, вычисляем диаметры участ ков 6, 7, 8. Располагаемое давление для этих участков 2114,5 Па (215,5 кгс/м2).
3.Принимая на преодоление сопротивлений трения 65% располагаемого давлени
находим удельную |
потерю давления |
на |
трение: /?Ср = 115 |
Па (11,7 |
кгс/м2). |
|
|||||||||
|
Далее диаметры участков 6, 7, 8 определяют аналогично участкам 1—5. |
|
|||||||||||||
|
Диаметры |
конденсатопроводов |
принимают |
|
|
Т а б л и ц а |
VI.3 |
||||||||
по Справочнику проектировщика в зависимо |
|
|
|||||||||||||
сти от количества тепла, выделенного паром, |
Диаметры конденсатопровода |
||||||||||||||
из которого получился конденсат на отдель |
|||||||||||||||
ных |
участках, |
характеристики |
конденсатопро |
№ участка |
|
Q |
<*у. мм |
||||||||
вода |
(сухой или мокрый), положения его |
(го |
Вт |
ккал/ч |
|||||||||||
ризонтальный |
или |
вертикальный) |
|
и |
длины. |
|
|
||||||||
Найденные |
диаметры |
заносят |
в |
табл. VI.3. |
V |
|
|
|
|||||||
ния |
Пример VI.3. В системе парового отопле |
27 912 |
24 000 |
20 |
|||||||||||
высокого |
давления абсолютное |
давление |
2' |
16864 |
14 500 |
20 |
|||||||||
в |
распределительном |
коллекторе |
0,294 |
МПа |
3' |
5 233 |
4 500 |
20 |
|||||||
(3 |
кгс/см2). |
Располагаемое падение |
давления |
4' |
2326 |
2 000 |
15 |
||||||||
для |
системы 0,05 МПа |
(0,5 кгс/см2). |
Давление |
|
|
|
|
уотопительных приборов 0,245 МПа (2,5
кгс/см2) . |
Требуется |
определить диаметр |
паро- |
П р и м е ч а н и е . |
Кондеисатопровод |
|
провода |
системы парового отопления, |
приве- |
? £ £ £ £ |
r±ieSSl3Sm SnSSS |
||
денной на рис* V1.14. |
_ |
|
20 мм). |
|
|
306 |
Г л а в а VI Паровое отопление |
Расчет приборов стояка 1.
Длина ветви паропровода, считая от парораспределительного коллектора до ото пительного прибора стояка 1, 68,9 м
1. Оставляя 20% давления на преодоление местных сопротивлений, найдем сре нюю удельную потерю давления на трение:
Ар0,8 |
4 9 000 -0 ,8 |
|
5000-0,8 |
|
Rev — 21 ™ |
68,9 |
~ 570 Па |
68,9 |
= 58 кге/м2 * |
р = |
?• Расчет ведем по номограмме |
(приложение |
4), |
которая составлена для |
пара |
при |
|||||
1 кг/м3 |
Пересчитаем |
RcР |
на |
/? Ср у с л : |
|
|
|
|
|
||
|
|
^?ср.усл — /?ср Рср = |
570* 1,492 = |
850 Па (86,7 кгс/ма), |
|
|
|
||||
где |
р — плотность |
пара |
при |
среднем давлении |
в расчетной |
ветви |
0,27 |
МПа |
|||
|
(2,75 |
кгс/см2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При давлении |
пара р — 0,245 МПа (2,5 кгс/см2) |
удельное тепло |
конденсации |
пара |
вприборах будет равно ^„=2180 Дж (521,5 ккал/кг).
3.Разделив тепловые нагрузки на qK, получим расход пара Расчетные данные сведены в табл. VI.4.
4.Абсолютное давление пара перед прибором 0,245 МПа (2,50 кгс/см2). По расходу
пара по номограмме находим диаметр паропровода участка /, а также величины Rye а
И Wycn
При расходе пара на участке 1 10 кг/ч и d = 15 мм по номограмме пол>чим:
|
/?усл = |
245 Па (25 кге/м2); |
||
|
|
О’у сл |
= 14 м/с» |
|
При расходе пара 6 кг/ч |
|
|
|
|
/?усл = |
|
6 |
= |
146,3 Па (15 кге/м2); |
|
245 — |
|||
|
|
Щеп — 14 |
6 |
|
|
|
= 8 , 4 м/с» |
||
d |
|
и заносим их в табл. VI.4. |
||
5 Находим /?Ист, wBei и — |
|
|||
К |
|
|
|
6 Определяем коэффициенты местных сопротивлений на участке I: для тройника на противотоке при делении потоков ^=6,3;
для утки и отвода d = 15 мм £ = 1 ,5 + 1 ,5 = 3,
308 |
|
Г л а в а |
VI. Паровое |
отопление |
|
|
|
|
|||
для вентиля d = 15 мм £ = 16; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
для половины прибора £ = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Всего 2 £ = 2 6 ,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*пр = |
2 £ — , |
|
|
|
|
|
||
7. |
Общие потери |
давления в |
паропроводе |
составят: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
= |
/?ист ^ ~ Ь 2 |
£ —j—j |
, |
|
|
|
|
|
где |
РИСТ— действительные потери давления пара |
на |
1 м длины паро |
||||||||
|
провода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения Л- принимаются равными: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Диаметр |
паро |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
|
50 |
70 |
|
|
провода, |
мм . |
|
||||||||
|
•4~ .................. |
0,5 |
0,70 |
1 |
1.4 |
1.7 |
|
2.3 |
3.1 |
||
Потери давления на участке 1 |
(графа |
16) |
равны |
действительным |
потерям (гра |
||||||
фа 10) с учетом 1ар. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет участка 2. |
|
МПа |
(2,5 кгс/см2) |
с потерями |
на |
участке |
1 и округляя |
||||
Суммируя давление 0,245 |
их, получим давление в начале участка 2 (графа 5).
Расчет производится аналогично расчету участка 1. Потери давления на участке 2 2480 Па (253 кгс/м2). Прибавляя эти потери к давлению пара у прибора, получим начальное давление на участке 3 и т. д. до участка 12.
Потери давления на участках 1—12 (левая ветвь системы отопления) составят 47600 Па (4860 кгс/м2).
Диаметр паропроводов правой ветви определяется аналогично левой ветви при располагаемом давлении 30 450 Па (3151 кгс/м2).
§ 65. ПАР ВТОРИЧНОГО ВСКИПАНИЯ*
Вторичное вскипание — это появление пара при использовании эн тальпии конденсата. Конденсат в закрытых системах пароснабжения при его температуре в сборном баке или конденсатном коллекторе, пре вышающей 95—100 °С, переохлаждают.
При переохлаждении конденсата в системах отопления обеспечива ется нормальная работа насосов для перекачки его, уменьшается рас
ход потребляемого пара на 10—15% и затраты |
средств на устройство |
||
и эксплуатацию паропроводов. |
|
можно определить по |
|
Температуру конденсата на общем участке |
|||
формуле |
|
|
|
О А ~Ь G2t2 ~f- - - --f- Gn tn |
(V I.6) |
||
G\ ~b Gz + * * ’■+ Gn |
|||
|
|||
где Glt G3, ...» Gn— количество |
конденсата от |
теплообменников, кг/ч; |
|
tlt t%i ..., tn— температура |
конденсата, °С. |
|
В теплообменниках закрытых систем пароснабжения конденсат пе реохлаждают до 80—90 °С (при технико-экономическом обосновании в калориферах систем вентиляции переохлаждают до 45°С).
Конденсат отбирают с паром вторичного вскипания из общего конденсатопровода (например, после конденсатного коллектора).
§ 65 Пар вторичного вскипания
Переохлаждение конденсата осуществляется или непосредственно в теплообменнике за счет развития его поверхности нагрева или путем по дачи двухфазной смеси в другую группу теплообменников, где происхо дит конденсация пара с последующим переохлаждением конденсата. Количество пара вторичного вскипания, поступающего в бак или точку отбора двухфазной смеси на переохлаждение, определяют по формуле
< ^ = * ± * 0 |
(V I.7) |
Ян
где <72+<7о— тепло конденсата, кДж/кг (ккал/кг), соответствующее дав лениям перед теплообменником и в точке отбора;
<7И— удельное тепло испарения при давлении ро, кДж/кг (ккал/кг);
GK— количество конденсата, выделяющего пар вторичного вски пания, сопровождаемое пролетным паром, кг/ч.
На рис. VI. 15 приведена схема с отбором двухфазной смеси пара и конденсата с возвратом конденсата в тепловой центр и использованием остаточного давления.
Пар высокого давления после теплообменников / и 3 в виде двух фазной смеси по конденсатопроводу 7 и через конденсатоотводчик 2 по
Рис. VI. 15. Схема с |
отбором двухфаз |
Рис, VI. 16. Бак-сепаратор |
ной смеси пара |
и конденсата |
|
напорному конденсатопроводу 6 поступает в сборный коллектор 4 и в систему 5, где он используется.
Для получения пара вторичного вскипания применяют баки-сепара торы пара с водяным и паровым пространством (рис. VI.16). При по ступлении в такой бак конденсата с высокой температурой давление его уменьшается и часть конденсата превращается в пар.
Определение диаметра двухфазного конденсатопровода
Двухфазными называются конденсатопроводы, по которым совмест но с конденсатом перемещаются пролетный пар и пар вторичного вскипанияд образующийся при вскипании части конденсата в результате па
310 |
Г л а в а VI Паровое отопление |
дения давления в конденсатоотводчиках и при подъеме конденсата в вертикальных участках конденсатопровода.
Расчетный объем конденсата, м3/ч, для участка конденсатопровода определяют по формуле
|
|
|
9 |
|
|
(VI.8) |
|
|
|
9ср Рк |
|
|
|
где |
Онач— количество тепла в начале соответствующего участка паро |
|||||
|
провода, кДж/ч (ккал/ч); |
|
|
|
||
|
qcр — удельное тепло испарения при среднем давлении в соответ |
|||||
' |
ствующем участке паропровода, кДж/кг |
(ккал/кг); |
||||
рк — плотность конденсата |
(принимается |
равной 1000 кг/м3). |
||||
|
Начальное давление, МПа, после конденсатоотводчика, устанавлива |
|||||
емого за теплообменником, определяется по формуле |
|
|||||
|
|
Рнач —Ркон + 0,01А + Др, |
|
|
(VI.9) |
|
где |
ркон — давление в конце конденсатопровода, |
в баке-сепараторе |
||||
|
(или в конденсатном баке) МПа; |
|
|
|
||
|
h — разность отметок конца и начала конденсатопровода, м (со |
|||||
|
знаками плюс или минус в зависимости от величин отметок); |
|||||
|
Ар— потеря давления на трение и местные сопротивления в кон- |
|||||
|
денсатопроводе (от бака-сепаратора до конденсатного ба |
|||||
|
ка), МПа. |
принимают |
не |
более |
0,05 МПа |
|
|
Давление |
в баке-сепараторе |
||||
(0,5 кгс/см2) . |
в начале каждого рассчитываемого участка |
конденсато |
||||
|
Давление |
провода определяют по формуле (VI.9), считая, что входящие в нее ве личины относятся не ко всему конденсатопроводу, а к данному участку.
Диаметр двухфазных конденсатопроводов определяют, как |
и диа |
метр напорных конденсатопроводов, с пересчетом по формуле |
|
<*см= №к. |
(VI. Ю) |
где dK— расчетный диаметр напорного конденсатопровода; |
|
р— поправочный коэффициент, определяемый по формуле |
|
p = 0 , 9 l / — , |
(VI.11) |
» Рем |
|
где рем — плотность пароконденсатной смеси, кг/м3 При ориентировочных расчетах, когда не требуется увязка давлений
в местах слияния двухфазной смеси, диаметр конденсатопроводов па ровых систем высокого давления можно принимать по справочникам Максимальная высота подъема конденсата после конденсатоотвод-
чиков принимается не более 8 м.
§66. ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ
Впаровых системах применяют запорно-регулирующую и контроль но-измерительную арматуру: запорные вентили, манометры, конденсат ные баки, конденсатоотводчики, компенсаторы, предохранительные и ре дукционные клапаны.