Теплоснабжение и тепловые сети

9.4.3.Конденсатопроводы

Впаровых сетях высокого и низкого давления конденсатопроводы могут быть двухфазные (сборные) и напорные. Напорный транспортирует конденсат, двухфаз-

ный – пароводяную смесь, образующуюся за счёт вскипания конденсата. Процесс вскипания происходит в результате падения давления, например, после конденсато-

отводчика. В этом случае от конденсатоотводчика до конденсатного бака конденса-

топровод работает как двухфазный, после конденсатного бака – как напорный.

Напорные конденсатопроводы работают полным сечением. Теплоноситель от конденсатного бака к источнику теплоты перекачивают с помощью насоса. Гидрав-

лический расчёт напорных конденсатопроводов не отличается от расчёта водяных тепловых сетей. Его выполняют методом приведенных длин.

Диаметры двухфазных конденсатопроводов для паровых сетей высокого и низ-

кого давления определяют различными способами. В паровых сетях низкого давле-

ния конденсат возвращают в конденсатный бак самотёком. После технологического аппарата или теплообменника устанавливают гидравлический затвор (рисунок 8.4).

А – пробка выпуска грязи; В – кран для продувки

Рис. 9.4 Гидравлический затвор

Установка затвора вызвана тем, что в паровых сетях низкого давления перепад давлений не превышает 0,02 МПа, а для надёжной работы конденсатоотводчика пе-

91

репад должен быть не менее 0,03 МПа. Высоту гидравлического затвора, мм при сборе конденсата в открытый бак определяют по формуле

где рп – избыточное давление пара в теплообменнике, Па.

Конденсатопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,005 в сторону движе-

ния конденсата. Это обеспечивает самотёчные возврат конденсата в конденсатный бак. Конденсат может вскипать в точке В. В этом случае от точки В до конденсатно-

го бака конденсатопровод будет работать как двухфазный. Для паровых сетей низ-

кого давления диаметры двухфазных конденсатопроводов в зависимости от расчёт-

ной длины участка и количества поданной теплоты определяют с помощью таблицы

8.7. При этом расчётную длину участка конденсатопровода, м, вычисляют по фор-

муле

где l – длина участка конденсатопровода, м;

kм – коэффициент, учитывающий местные сопротивления (принимают kм = 1,1

для участков магистрали и kм = 1,5 – для остальных участков).

Таблица 9.7 – Диаметры двухфазных конденсатопроводов паровых сетей низкого давления

92

Расчёт двухфазных конденсатопроводов паровых сетей высокого давления на-

чинают с выбора расчётной магистрали и определения располагаемого давления.

Доля расчётной магистрали располагаемое давление, МПа, вычисляют по формуле

где р – абсолютное давление в начале конденсатопровода (после конденсатоот-

водчика), МПа, определяемое после подбора конденсатоотводчика;

рк – абсолютное давление в конденсатном баке, МПа;

h – разность геодезических отметок начала и конца конденсатопровода, м (принимают со знаком «+», если конденсатоотводчик находится выше конденсатно-

го бака, и со знаком « —», если конденсатоотводчик находится ниже конденсатного бака).

Ориентировочно до подбора конденсатоотводчика давление р можно вычислить из уравнения

где а = 0,5÷0,7 – коэффициент, учитывающий потерю давления в конденсатоот-

водчике;

рп – абсолютное давление пара в теплообменнике, МПа.

Ориентировочная удельная потеря давления, Па/м, для участков главной магистрали

где α– коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местные сопротив-

ления.

С учётом транспортировки двухфазной смеси

Rусл R ,

93

где φ– коэффициент, учитывающий увеличение потерь давления и скорости при транспортировке двухфазной смеси и зависящий от перепада давлений в теплооб-

меннике, т.е. перед конденсатоотводчиком, и в конце участка либо в конце конден-

сатопровода (таблица 8.8).

Таблица 9.8 - Значения коэффициент φ

На основании расхода конденсата и ориентируясь на Rусл, выбирают диаметр конденсатопровода на участке ( определяют R, υ и пересчитывают их с учётом двухфазного состояния конденсата):

Потеря давления на участке, Па,

94

ПРИМЕР. Выполнить гидравлический расчёт двухфазного конденсатопровода паровой сети высокого давления, рассмотренной в предыдущем примере. Конден-

сатный бак расположен в котельной. Абсолютное давление в конденсатном баке –

0,12 МПа. Схема конденсатопровода и отметки приведены на рис. 9.5. Давление в теплообменниках потребителя А — 1 МПа, от В — 1,2 МПа. Расход конденсата от потребителя А — 1,66, от В — 1,1 кг/с.

Рис. 9.5 Схема конденсатопроводов

По производительности подбираем конденсатоотводчики.

Для потребителя А конденсатоотводчик 45с10нж2, перепад давлений на кон-

денсатоотводчивке - — 0,4 МПа, давление после конденсатоотводчика

рА 1 0, 4 0,6 МПа.

Для потребителя В — конденсатоотводчик 45снж2, перепад давлений – 0,19

МПа, давление после конденсатоотводчика

рВ 1, 2 0,19 1,01 МПа.

У потребителя А давление после конденсатоотводчика ниже, чем у потребителя В, следовательно, располагаемое давление для магистрали А — 1 — К меньше. За расчётную принимаем магистраль с меньшим располагаемым давлением.

Располагаемое давление для расчёта участков магистрали

95

Расстанавливаем неподвижные опоры, компенсаторы, отключающую и запор-

ную арматуру и определяем эквивалентную длину местных сопротивлений.

На участке А — 1 два П-образных компенсатора (lэкв =2 × 7,9 м), подъёмный обратный клапан (lэкв = 17,9 м) и две задвижки (lэкв =2 × 1,28 м). Эквивалентная длина всех местных сопротивлений при коэффициенте шероховатости kэ = 0,5 мм

l 2 7,9 17,9 2 1, 28 36, 26 м;

при kэ = 1 мм

Значения β приведены в [10].

Приведенная длина участка А — 1

Потеря давления на участке

р R l 903,1 193,8 175010 Па=0,175 МПа .

Давление в точке 1

р1 рА р 0,01 h 0,6 0,175 0,01 3 0,395 МПа,

где h = 155-158 = -3 м.

Вычисленное значение давления р1 почти совпадает с принятым ранее; пере-

считывать участок А — 1 не нужно.

Переходим к расчёту участка 1 — К, на котором Gр 2,77 кг/с. Давление пара в

теплообменниках потребителя А — 1 МПа, в конденсатном баке — 0,12 МПа; φА= 199,5. Давление пара в теплообменниках потребителя В — 1,2 МПа, в баке —

0,12 МПа, φВ= 220,5. Средневзвешенное значение коэффициента на участке 1 — К

97

Назначаем диаметр на участке 1 — К Dн × s = 152×4,5; R = 4 Па/м Вычислено аналитически). Па/м.

lпр 200 27,05 227,05 м .

Потеря давления на участке

р 832 227,05 188900 Па = 0,19 МПа.

Давление в конце участка, т.е в конденсатном баке,

рК 0,395 0,19 0,01 2 0,185.МПа.

При уменьшении диаметра до Dн s 133 4 мм потеря давления на участке больше располагаемого давления. Из-за сортамента труб использовать все распола-

гаемое давление нет возможности.

Ответвление В—1 рассчитываем аналогично участкам расчётной магистрали.

Результаты расчёта сведены в табл. 9.9.

98

Таблица 9.9 – Гидравлический расчёт двухфазных конденсатопроводов

*Необходимо увеличить диаметр.

**Избыток давления нужно погасить за счёт установки шайбы у потребителя В или за счёт уменьшения диаметра отверстия в седле конденсатоотводчика.

99