7233

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Гордеев

ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

для обучающихся по дисциплине «Проблемы надежности и безопасности систем теплоснабжения»

по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника Профиль Тепломассообменные процессы и установки

Нижний Новгород

2016

1

УДК 621.182 (075.8)

Гордеев А.В. / Проблемы надежности и безопасности систем теплоснабжения [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.В. Гордеев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – __ с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Проблемы надежности и безопасности систем теплоснабжения» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия

—это помощь в усвоении лекций и в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Проблемы надежности и безопасности систем теплоснабжения» по направлению подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника профиль Тепломассообменные процессы и установки.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника профиль Тепломассообменные процессы и установки, утв. решением учёного совета ННГАСУ от 25.12.2015 г., протокол № 3

2

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………4

1.Гидравлические режимы тепловых сетей………………………………………………...7 2. Надежность тепловых сетей. Основные понятия надежности теплоснабжения…….45

Список литературы…………………………………………………………………………72

3

ВВЕДЕНИЕ

Целями освоения учебной дисциплины Проблемы надежности и безопасности систем теплоснабжения являются:

формирование у студентов знаний, умений и навыков по обеспечению надежной и безопасной работы систем теплоснабжения . Знания, умения и навыки необходимы при проектировании, монтаже и эксплуатации систем теплоснабжения.

В результате изучения дисциплины должны быть освоены следующие компетенции.

Перечень компетенций

4

5

6

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ГРАФИКИ. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЖИМУ ДАВЛЕНИИ

Из-за большой плотности вода оказывает значительное гидростатическое давление на трубы и оборудование, поэтому гидравлический расчет водяных систем теплоснабжения включает две части первую — собственно гидравлический расчет, при котором определяют диаметры теплопроводов, и вторую — проверку соответствия гидравлического режима предъявляемым требованиям.

Проверяют режим при статическом состоянии системы (гидростатический режим), когда циркуляционные насосы не работают, и при динамическом состоянии системы (гидродинамический режим) с учетом геодезических высот проложения трубопровода. В результате определяют линии максимальных давлений в подающем и обратном теплопроводах из условия механической прочности элементов системы и линии минимальных давлений из условия предотвращения вскипания высокотемпературного теплоносителя и образования вакуума в элементах системы. Пьезометрические линии проектируемого объекта не должны выходить за эти крайние границы. При разработке гидродинамического режима тепловой сети выявляют параметры для подбора циркуляционных насосов, а при разработке гидростатического режима — для подбора подпиточного насоса.

При гидравлическом расчете паровых сетей ввиду малой плотности пара разностью высотных отметок отдельных точек паропровода пренебрегают.

Для изучения режима давлений в тепловых сетях и местных системах зданий широко используют пьезометрические графики. На графиках 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.

Рассмотрим график напоров в теплопроводе, проложенном под землей (рис. 1.1). В населенных пунктах тепловые сети заглубляют примерно на 1 м. Ввиду малого заглубления при вычерчивании профиля трассы теплопровода его ось условно совмещают с поверхностью земли.

За горизонтальную плоскость отсчета принята плоскость ОО, проходящая через нулевую отметку. Все геодезические отметки профиля трассы соответствуют масштабу, указанному на шкале слева. Таким образом, величина Zi показывает геодезическую высоту оси трубопровода в точке i над плоскостью отсчета.

7

Так как движение теплоносителя в трубопроводах нос ит стационарный характер, для опред еления напоров и давлений в теплопроводе воспользуемся уравнен ием Бернулли и напишем его в механической форме для сечений 1 и 2 (см. рис.1.1). Энергию теплоносителя в сечениях 1 и 2, баланс которой отражает уравнение Бернулли, отнесем к единице силы — ньютону (Н). В таком случае каждый член уравнения будет измеряться в Дж/Н=Н·м/Н=м, что очень удобно для построения пьезометрических граф иков, так как геометрические высот ы и удельные энергии будут иметь одну и ту же единицу – метр и их можно изображать в масштабе графика.

Рис 1.1 - График напоров в теплопроводе

1 - линия полных напоров без учета п отерь на тренне; 2 - лнння полных напоров без учета п отерь на трение и скоростного напора; 3 - линия полных напоров с учетом потерь на тренне; 4 - лнння полных н апоров с учетом потерь на трение и без учета скоростного напора; 5 - ось теплопровода

Уравнение Бернул ли для сечений 1 и 2 имеет вид:

Каждый член урав нения (1.1) отражает удельную эне ргию жидкости в данном сечении (отнесенную к единице силы), которую называют напором (высотой):

– геометрическая выс ота, м, отражающая удельную потенциальную энергию положения; – скоростной напор (высота), м, отражающий

8

рический напор определяется избыточным давлением в трубе и его возможное максимальное значение зависит от прочности трубопровода.

Пьезометрический напор измеряется в метрах. Давление, соответствующее данному напору , будет прямо пропорционально удельному весу у жидкости: . Оно может быть измерено столбом жидкости, текущей по трубопроводу. Так, если в теплопроводе, по которому протекает вода, пьезометрический напор равен 10 м, тогда избыточное давление в нем будет равно 10 м вод ст, или 0,0981 МПа ≈ 0,1 МПа (1 кгс/см2).

Если в уравнении Бернулли энергию отнести к единице объема, его члены будут измеряться в единицах давления:

Уравнение (1.1) будет иметь следующий вид:

где — удельная энергия положения, Па; — скоростное

давление, Па; р — пьезометрическое (статическое) давление, Па; ∆ — потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений, Па.

10