Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Источники и системы теплоснабжения. Методические материалы для решения практических задач с элементами расчета в пакете Mathcad. Учебное пособие
.pdf
41
магистрали складывается из суммы длин участков и эквивалентной
длины местных сопротивлений. Для участка № 2:
2 2 2
200 2 2,24 204,48
ne
L L L= + = + =
м; (5.9)
1
105,8
n
L =
м.
Потеря давления на участке определяется по формуле
2 2 2
80 204,48 16358,4
n
p R L = = =
Па; (5.10)
1
8464p=
Па.
Потеря напора на участке
1
1
8464
0,902
9,8 958
p
H
g
= = =
м; (5.11)
2
1,742H=
м.
Рассчитываем ответвление. Согласно принципу увязки потерь
давления в участках тепловой сети
23
pp =
. (5.12)
Тогда удельное линейное падение давления в ответвлении тепловой сети может быть найдено [8]:
( )
3
3
31
1
p
R
L
=
+
, (5.13)
где α1 – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, который рассчитывается [6] или предварительно
задается [15].
Примем α1 = 0,3 [15]. Тогда удельные линейные потери давления на участке № 3 составляют
( ) ( )
3
3
31
21102,3
125,8
1 100 1 0,3
p
R
L
= = =
+ +
Па/м. (5.14)
Далее по алгоритму для магистрального участка тепловой сети
определяем диаметр ответвления и потери напора на участке.
Результаты расчета сводим в общую таблицу (таблица 5.1.).
42
Таблица 5.1
Результаты расчета
Уча-
сток
G, т/ч
L, м
Предварительный
расчет
Окончательный расчет
R, Па/м
d, м
R, Па/м
d, м
Le, м
Lп, м
Δp, Па
ΔH, м
1
100
100
80
0,180
80
0,184
2,9
105,8
8464,4
0,902
2
70
200
80
0,157
80
0,150
2,24
204,48
16358,4
1,74
3
30
30
125,8
0,105
125,7
0,1
1,65
109,9
13819,8
1,47
Задача № 5.1.
Выполнить гидравлический расчет двухтрубной тепловой сети
закрытой системы теплоснабжения (рисунок 5.2). Для компенсации
температурных удлинений предусмотреть П-образные компенсаторы, самостоятельно определить место и количество запорно-регулирующей арматуры. Исходные данные для расчета принять по таблицам 5.2–5.5.
Рисунок 5.2 Расчетная схема гидравлического расчета
Таблица 5.2
Длины участков
Пара-
метр
Уча-
сток
Номер варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
L, м
1
407
280
187
470
155
172
460
67
445
369 2 59
71
46
303
55
261
254
225
226
164
3
124
405
330
263
411
316
318
332
188
138
4
155
199
343
58
419
307
289
40
64
232
5
441
112
237
325
280
330
480
313
151
477
6
177
254
472
335
397
404
105
324
406
65
И
П2
П3
П1
П4 1 3
4 5 6
2
43
Таблица 5.3
Отопительная нагрузка
Параметр Потреби-
тель
Номер варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
max
o
Q
,
кВт
1
572
1225
1483
351
1225
656
1276
1147
666
1146
2
416
1135
397
259
1379
1061
630
932
1465
725
3
1263
1171
270
659
1363
714
659
1378
1248
725
4
1269
821
1023
1437
1159
457
225
1273
940
377
Таблица 5.4
Вентиляционная нагрузка
Параметр Участок
Номер варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
max
v
Q
,
кВт
1
72
130
118
157
46
101
54
181
52
176
2
199
148
76
112
26
178
162
43
130
132 3 76
85
69
107
107
56
36
60
39
61 4 156
151
93
93 6 160
89
84
33
171
Таблица 5.5
Нагрузка горячего водоснабжения
Параметр Участок
Номер варианта
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
gvs
Q
,
кВт
1
74
105
167
115
258
94
206
194
47
182 2 32
187
123
180
266
238
157
135
278
255
3
195
130
184
251
267
278
39
198
256
260 4 73
103
232
221
263
113
241
229
242
165
44
6. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК
По результатам гидравлического расчета тепловой сети строится график давлений тепловой сети, или пьезометрический график.
График давлений показывает располагаемое давление теплоносителя
в любой точке системы теплоснабжения. По графику давлений могут
быть разрешены, например, следующие вопросы:
1) правильность выбора диаметра тепловой сети;
2) необходимость сооружения дополнительных насосных стан-
ций;
3) определение давления при разных режимах работы тепловой
сети;
4) максимальное и минимальное давление в подающем и обрат-
ном трубопроводе;
5) выявление располагаемого давления и др.
Общий вид пьезометрического графика представлен на рисунке
6.1 [20].
Рисунок 6.1. Общий вид пьезометрического графика:
ΔНпн – напор подпиточного насоса, м; ΔНсн – напор сетевого насоса, м; ΔНк(сп) – потери
напора в котле (сетевом подогревателе), м; ΔНs-s – напор статического давления, учитывающий невскипание сетевой воды по давлению, м; ΔНро – располагаемый напор в месте ответвления от магистрального трубопровода, м; ΔНр2 – располагаемый напор в тепловой
сети перед входом в котел или сетевой подогреватель, м; ΔН′аб10 – располагаемый напор
в конце ответвления, м; ΔНаб10 – располагаемый напор у абонента, м; ΔНаб12 – располагаемый напор у концевого абонента, м; ΔНизб – избыточный напор у абонента, м
H, м
L, м
45
Построение графика давлений может быть осуществлено по методике, представленной далее:
1) на координатную сетку в соответствующем масштабе нано-
сят профиль поверхности земли по трассе тепловой сети в соответствии с геодезическими отметками;
2) отмечают конечные и начальные точки каждого участка теп-
ловой сети;
3) вычерчивают лини давления теплоносителя в подающем
и обратном трубопроводах.
Построение линий давления в статическом и динамическом режиме осуществляется следующим образом:
1) первоначально наносят точку, соответствующую давлению
теплоносителя при динамическом режиме, в обратном трубопроводе
у источника тепла;
2) по результатам гидравлического расчета сети (потерям
напора) строят линию давлений обратного трубопровода при динамическом режиме;
3) после построения линии давлений обратного трубопровода
наносят линию давлений (вертикальная линия), изображающую потери давления в тепловых пунктах и местных системах самой отдаленной группы потребителей;
4) затем на график давлений в соответствии с данными гидрав-
лического расчета наносят линию давления в подающем трубопроводе;
5) составление графика давлений в динамическом режиме окан-
чивается построением линии потери давления в источнике тепла;
6) строится линия статического давления, характеризующая от-
сутствие циркуляции теплоносителя в системе теплоснабжения.
Более детальная методика построения пьезометрического графика представлена, например, в [6].
Задача № 6.1.
По результатам гидравлического расчета задачи № 1 главы 5
данного учебного пособия выполнить построение пьезометрического графика.
46
7. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
Различают несколько способов регулирования тепловой
нагрузки: качественное, количественное, качественно-количественное, прерывистое. Для водяных тепловых сетей наиболее приемлемым способом является качественное регулирование. При таком способе не происходит разрегулировки системы теплоснабжения и сохраняются постоянные коэффициенты гидравлической устойчивости. При качественном способе регулирования изменяется температура теплоносителя. В условиях переменных и быстро меняющихся
температур воздуха окружающей среды актуальным является вопрос
подачи теплоносителя потребителю с требуемыми параметрами, исключающими нерациональное использование теплоты. В соответствии с [16] системы теплоснабжения должны проектироваться
по закрытой схеме, поэтому далее рассмотрим центральное регулирование закрытых схем теплоснабжения. С расчетом регулирования
открытых схем теплоснабжения можно ознакомиться в [17].
Для водяных тепловых сетей регулирование тепловой нагрузки
осуществляют по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения.
При тепловой нагрузке на жилищно-коммунальные нужды менее 65 % от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении
Q
gvs
Q
о
max
< 0,15⁄ (∑Q
о
max
– максимальная тепловая нагрузка на отоп-
ление) регулирование осуществляют при нагрузке отопления [17].
В этом случае для зависимой закрытой схемы теплоснабжения
температура сетевой воды в подающем (τ1) и обратном (τ2) трубопроводах при соответствующей температуре окружающей среды может
быть рассчитана следующим образом:
( )
0,8
1
0,5
v n v n
v
v r v r
t t t t
tt
t t t t
−−
= + + −
−−
, ℃; (7.1)
0,8
2
0,5
v n v n
v
v r v r
t t t t
tt
t t t t
−−
= + −
−−
, ℃, (7.2)
где Δt – температурный напор нагревательного прибора, °С:
2
2
e
v
tt
+
= −
, ℃;
47
τe – температура воды в подающем трубопроводе системы отопления
после элеватора (смесительного насоса) при tr, °C; Δτ – расчетный
перепад температур воды в тепловой сети (
12
= −
) при tr, °C;
– расчетный перепад температур воды в местной системе отопле-
ния (
2e
= −
).
Задавая различные температуры в диапазоне от +8 °C до tr,
строят график температур сетевой воды по отопительной нагрузке.
При осуществлении регулирования по отопительной нагрузке
водоподогреватели могут подключаться по различным схемам:
− при
max max
0,2 1
gvs o
QQ=
по двухступенчатым схемам;
− при остальных соотношениях – по параллельной схеме.
При тепловой нагрузке на жилищно-коммунальные нужды более 65 % от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении
max max
0,15
gvs o
QQ
принимают регулирование по совмещенной
нагрузке отопления и горячего водоснабжения [17]. В этом случае
можно не учитывать расход воды на горячее водоснабжение при гидравлическом расчете. При этом для удовлетворения потребности тепловой нагрузки ГВС повышают температуру сетевой воды. При данном способе регулирования поддерживается повышенный температурный график, который строится на основе отопительно-бытового.
В этом случае расчет заключается в определении перепада температур сетевой воды в подогревателях верхней δ1 и нижней δ2 ступеней
при различных температурах наружного воздуха:
( )
1 2 1 2
max
gvs
o
Q
Q
= + = −
, ℃, (7.3)
где δ – суммарный теплоперепад температур сетевой воды в подогре-
вателях верхней и нижней ступени, °C;
gvs
Q
– балансовая нагрузка
горячего водоснабжения, Вт:
gvs gvs
QQ
=
, Вт, (7.4)
где – балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность
расхода теплоты,
1,2=
.
Расчет δ1 и δ2 осуществляют в следующем порядке. Задают величину недогрева водопроводной воды в нижней ступени подогревателя (Δtн = 5–10 °C), определяют температуру нагреваемой водопро-
48
водной воды после нижней ступени подогревателя
t
при темпера-
туре наружного воздуха, соответствующей точке излома графика
n
t
:
2 n
tt
=−
, ℃, (7.5)
где штрих означает, что значения величин приняты при
n
t
.
Далее определяют δ2:
− при
n
t
2
c
hc
tt
tt
−
=
−
, ℃; (7.6)
− при
n
t
2
22
2
c
c
t
t
−
=
−
, ℃, (7.7)
где th – температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, °C; tc – температура водопроводной воды в отопительный
период, °C.
Определяют температуру сетевой воды в обратной магистрали:
2 2 2n
= −
,
2 2 2n
= −
, ℃. (7.8)
Температура сетевой воды в верхней ступени водоподогревателя
12
= −
,
12
= −
, ℃. (7.9)
Температура сетевой воды в подающей магистрали
1 1 1n
= +
,
1 1 1n
= +
, ℃. (7.10)
На основе полученных данных строят повышенный температурный график.
Более подробная информация по регулированию тепловой
нагрузки представлена в [17].
Пример выполнения расчета.
Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска тепла по отопительной нагрузке Расчетную температуру воздуха для проектирования
принять для г. Воркута. Температура воздуха в отапливаемых помещениях
20
v
t =
℃. Температура сетевой воды при наружной расчет-
ной температуре составляет
1
130=
°C,
2
70=
°C.
49
Решение.
Расчетная наружная температура для г. Воркута
26
r
t =−
°C.
В диапазоне температур
8 26+−
°C по формулам (7.1), (7.2) рас-
считаем температуру сетевой воды в подающей и обратной магистралях. Принимаем температуру в системе отопления τe = 95 °C. Определяем температурный напор нагревательного прибора:
2
95 70
20 62,5
22
e
v
tt
+
+
= − = − =
°C.
Расчетный перепад температур воды в тепловой сети
12
130 70 60 = − = − =
°C.
Расчетный перепад температур воды в местной системе отопления
2
95 70 25
e
= − = − =
°C.
Задавая различные значения температуры в диапазоне от +8 °C
до
26
r
t =−
°C, рассчитываем значения температуры сетевой воды,
сводим полученные результаты в таблицу 7.1 и строим полученный
график (рисунок 7.1):
( )
( )
( )
0,8
1
20 8 20 8
20 62,5 60 0,5 25 48,7
20 26 20 26
−−
= + + − =
− − − −
°C;
( ) ( )
0,8
1
20 8 20 8
20 62,5 0,5 25 33,04
20 26 20 26
−−
= + − =
− − − −
°C.
Рисунок 7.1. График регулирования температуры теплоносителя
tn, °C
τ, °C
τ
τ
4 –1 –6 –11 –16 –21 –26
50
Таблица 7.1
Результаты расчета температуры сетевой воды
Температура
сетевой
воды, °C
Температура наружного воздуха, °C
8 5 0
–5
–10
–15
–20
–26
τ1 49
56
68
80
92
104
116
130
τ2
33
36
42
47
53
58
63
70
Пример решения задачи в Mathcad (рисунок 7.2).
Рисунок 7.2. График регулирования, построенный в Mathcad
Задача № 7.1.
По данным задачи № 1 раздела 2 построить график регулирования температур теплоносителя. Принять закрытую схему теплоснабжения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]