4. Построение гидравлической схемы котельной

Данная схема работает с тепловой сетью без разделительных теплообменников .

Трубопроводы котельной имеют выход 1 с P₁ и T₁ и вход 2 с P₂ и T_2. Температура T₁ определяется потребителем. Температура T₂ не должна быть меньше установленой в соответствии с инструкцией по эксплуатации котлов: температура T₂ не должна приводить к поялению кондесата. Перепад температур T₁ и T₂ определяет необходимый расход воды, которую необходимо прокачивать через котлы для получения необходимой тепловой мощности. Чем больше перепад, тем меньше расход циркуляционной воды и меньше мощность циркуляционных насосов.

Циркуляцию воды через котлы обеспечивают циркуляционные насосы (поз.1). Они устанавливаются на линии подачи, так как T₂<Т₁, поэтому надежность работы насосов будет выше. Циркуляционные насосы: 1 – рабочий, 1 – резервный.

Между линией подачи 1 и 2 имеется перемычка – трехходовой регуляционный клапан (поз.3), который обеспечивает, за счет перепуска при необходимости охлажденной воды из 2 в 1 миную котлы, необходимую температуру. Это обеспечивает регулирование мощности в зависимости от нагрузки у потребителей.

Давление Р₁ и Р₂ определяется исходя из следующего: давление в конце должно обеспечивать надежную работу без вскипания котлов в соответствии с заданной температурой Т₁.

Котлы имеют предохранительные клапаны (поз.5). Вспомогательный котел имеет в своем составе рециркуляционный насос (поз.4), необходимый для того, чтобы при понижении температуры T₂ ниже допустимого значения, за счет перепуска части нагретой воды из котла обеспечить поддержание температурыв необходимом диапазоне.

Гидравлическая схема котельной установки вместе с гидравлическими системами у потребителей образуют замкнутый контур. Для обеспечения устойчивости поддержания давления в таком замкнутом контуре необходимо в одном из сечений поддерживать давление постоянным.

Насос подпиточноый воды (поз.2) вместе с двухходовым регулирующим клапаном (поз.7) обеспечивает поддержание давление P₂.

5. Гидравлический расчет трубопроводов котельной, выбор арматуры и труб

Гидравлические расчеты трубопроводов производятся с целью выбора насосов, их параметров, а также для оценки распределения давления на участках трубопроводов.

Расчетные расходы воды в трубопроводах определяются следующим образом: для обеспечения гидравлических режимов циркуляции теплоносителя в котловом контуре исходными данными являются:

1) теплопроизводительность котлов N, кВт;

2) номинальный расход воды через котлы Q, кг/ч;

3) максмальная температура воды на выходе из котлов T₁, ºС;

4) температура воды на входе T₂, ºС.

Исходя из практического опыта проектирования котельных, перепад температур котлов обычно принимается 25 ºС.

В приведенной гидравлической схеме предусматривается поочередная работа утилизационного и вспомогательного котлов, то циркуляционные насосы должны обеспечивать расход на один котел:

где: - удельная теплоемкость воды;

T₁-T₂ – расчетный перепад температуы воды на входе и выходе из котлов, ºС;

– суммарная тепловая мощность котлов, кВт;

Так как система ГВС выполнена по кольцевой схеме (с возвратом части подаваемой к потребителям воды в котельную), то для обеспечения гарантированного заполнения обратного трубопровода подача насосов принимается на 20-25% больше расчитанного по формуле.

Расчитанный расход в трубопроводе исходной воды суммируется из максимального расхода воды на ГВС и расхода воды на ГВС и расхода воды на подпитку тепловых сетей :

При неизвестном факстическом значении величина определяется по нормативам.

Для закрытых систем теплоснабжения объем подпитки принимается равным

0,75% от объема воды в системе.

где: V_сист=500∙15=7500 л – объем теплоносителя в системе из расчета 15 л на 1

кВт мощности;

Таким образом, величину объема подпиточной воды примем равной

.

При определении диаметров труб допустимая скорость сосатавляет не более

3 м/с. Практически же обычно принимается для трубопроводов котельных в пределах 1-2 м/с. Диаметры труб выбираются в соответствии с условным диаметром.

где: – расчетная скорость воды в трубопроводе.

Расчетный диаметр труб равен:

Выбираем трубу: Условный диаметр Dу = 50мм.

Арматуру трубопровода подбираем по условному диаметру.

Скорость движения воды в выбранной трубе будет равна:

где: – внутренний диаметр трубопровода

В каждой сети затрачивается энергия на преодаление гидравлических споротивлений. Эти потери являются безвозвратными.

Различают два вида потерь полного давления (гидравлического сопротивления) в сети трубопровода:

1) потери на трение (сопротивление трения)

2) местные потери (местное сопротивление)

Потери на трение по длине трубопровода вычисляется по формуле:

где: – шероховатость стенок трубы;

l= 35 – расчетная длина трубопровода;

d= 0,050 – внутренний диаметр трубопровода;

– плотность воды в трубопроводе;

– расчетная скорость воды в трубопроводе.

Сумма местных потерь равна:

где: – потеря напора в котле;

– потеря напора в обратном клапане (их 2 шт.);

– потеря напора в трехходовом клапане;

– потеря напора потребителя;

– потеря напора в отводах;

где: 25 – количество отводов, 0,23 – коэффициент сопротивления отводов;

– потеря напора в запорных клапанах.

где: 6 – количество клапанов, 4,5 – коэффициент сопротивления клапана.

Напор циркуляционного насоса должен превышать потери давления в трубопроводах:

Таким образом, напор насоса при расходе 17,2 м³/ч должен быть не менее 32 м вод. ст.