Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий. Учебное пособие
.pdf
Пьезометрические графики ответвлений необходимо построить, исходя
из условия, чтобы потери напора от источника тепла до конечных потребителей
главной магистрали и ответвлений были бы примерно равны. Это может потребовать некоторой корректировки полученных ранее диаметров труб ответвлений. Пьезометрический график определяет полный (отсчитываемый от одного
общего горизонтального уровня) или пьезометрический (отсчитываемый от
уровня прокладки сети трубопровода) напор, а также располагаемый напор в
отдельных точках тепловой сети и абонентских систем.
Контрольные вопросы
1. Какую отметку рекомендуется принимать за нулевую при построении
пьезометрического графика?
2. На основании чего производится построение пьезометров подающей и
обратной магистралей?
3. Каким условиям должно удовлетворять построение пьезометрических
графиков?
4. Какое условие должно выполняться при построении пьезометрического
графика ответвления тепловой сети?
10. Строительные конструкции тепловых сетей
10.1. Выбор способа прокладки
В городах по архитектурным соображениям рекомендуется принимать
подземную прокладку теплопроводов (бесканальную или в непроходных каналах). Для тепловых сетей с диаметром d
400 мм должна предусматриваться
y
преимущественно бесканальная прокладка [3]. При проектировании непроходных каналов тепловых сетей рекомендуется применять конструкции унифицированных сборных железобетонных каналов. При высоком уровне грунтовых
вод необходимо предусматривать попутный дренаж. На незастроенной территории (например, транзитный участок от ТЭЦ до города) можно применить как
подземную, так и надземную прокладку на низких опорах.
10.2. Продольный профиль тепловой сети
На профиле должны быть указаны отметки поверхности земли (планировочные и черные), дна канала, низа трубопровода (только для бесканальной
прокладки), заглубления до верха конструкции канала, уклон и диаметры трубопроводов, дренажи. Под профилем изображается план трассы с камерами
всех характерных точек; указывается расстояние между неподвижными опорами; диаметр трубопроводов, компенсаторы, места установки воздушных и
спускных кранов, тип прокладки. Показывается также наименьшее расстояния
31
в свету по горизонтали и вертикали до других инженерных коммуникаций и
сооружений (водопровод, канализация, газопровод, кабель и др.).
10.3. Теплофикационная камера
На чертеже камеры должна быть решена установка неподвижной опоры,
запорной арматуры, сальниковых компенсаторов, присоединения ответвлений.
Габариты камеры необходимо определять с учетом нормативных расстояний от
оборудования до строительных конструкций [4] и табл. приложения 13. Для сбора и удаления проникшей в камеру воды предусматривается приямок. Для спуска
в камеру обслуживающего персонала предусматривается не менее двух люков и
металлические лестницы. Камера показывается в нескольких проекциях.
Контрольные вопросы
1. Что необходимо предусматривать в процессе проектирования тепловых
сетей при высоком уровне грунтовых вод рассматриваемой местности?
2. Какие показатели необходимо указывать на продольном профиле?
3. Какой способ прокладки тепловых сетей рекомендуется применять в
пределах городской территории?
4. Назовите основные пункты, которые должны быть отмечены на рабо-
чих чертежах тепловых камер.
11. Теплофикационное оборудование ТЭЦ
11.1. Подбор сетевых и подпиточных насосов
Производительность сетевых насосов принимается для закрытых и открытых систем теплоснабжения по суммарному расчетному часовому расходу сетевой воды (формула 1.51). Напор сетевых насосов, Па, определяется по формуле
H
где H
т
Hп , H
= Hп + Hо + Hа + H
н
– потери напора в подогревательной установке источника тепла, Па;
– потери напора в подающем и обратном трубопроводах главной ма-
о
, (1.55)
т
гистрали, Па;
Hа – располагаемый напор у конечного потребителя (можно задаться H
вот. ст.) или непосредственно из пьезометрического графика.
Напор сетевого насоса для летнего периода, Па, определяется по формуле
2
л
G
р
н
, (1.56)
G
р
где G
л
HH
н
л
– расход воды в летний период, т/ч (формула 1.53);
р
32
= 20 м
а
Gр – то же в зимний период, т/ч (формула 1.51).
Часовая производительность подпиточных насосов в закрытой системе
принимается равной величине утечки в количестве 5 % объёма воды в трубопроводах тепловой сети и местных систем. В жилых районах объем воды в системе теплоснабжения можно принимать 10÷12 м3 на 1 ГДж/ч расчетного расхода тепла.
В открытых системах производительность подпиточных насосов принимается равной сумме максимального часового расхода горячей воды и расхода
воды на компенсацию утечки.
Напор подпиточных насосов определяется из пьезометрического графика
по линии статики. В табл. приложения 12 приведены характеристики некоторых насосов, которые можно использовать в качестве подпиточных.
Количество насосов должно приниматься:
а) сетевых насосов не менее двух, из которых один является резервным,
если требуется установка четырех насосов, то резервный не предусматривается;
б) подпиточных – в закрытых системах не менее двух и в открытых системах – не менее трех, из которых один резервный.
11.2. Выбор типа турбин и пиковых водогрейных котлов
Покрытие годового графика тепловых нагрузок производится теплофикационными турбинами с отопительным отбором и пиковыми водогрейными
котлами. Коэффициент теплофикации принимается
тепловая мощность отборов турбин Q
отб
=
Q
т
= 0,4÷0,6. Максимальная
т
, где Q
тэц
= Qр – расчетная
тэц
тепловая нагрузка города (без учета тепловых потерь в сетях). Тогда расчетная
пиковая нагрузка Q
пик
= Q
тэц
– Q
. Для покрытия пиковой нагрузки следует
отб
использовать водогрейные котлы типа КВГМ с теплопроизводительностью 126,
210, 420 ГДж/ч.
11.3. Выбор основных сетевых подогревателей на ТЭЦ
Тип и количество подогревателей разрешается определять как по коэффициенту теплофикации, так и по расходу и температурам сетевой воды (на
входе в подогреватель –
, на выходе –
20
). По известному расходу води Gр
0
предварительно выбирается ближайший тип подогревателя по табл. приложения 10. Расчет проводится для максимального зимнего режима, соответствующего расчетной температуре наружного воздуха для отопления. По
максимальному давлению отопительного отбора, но не более 2,5 ат, определяется температура насыщенного пара tп, поступающего в подогреватель.
Далее определяются:
– средняя температура сетевой воды, °С
= 0,5 (
ср
–
); (1.57)
0
2
33
где
– средняя разность температур, °С
t
t
ср
20
t
lg3,2
; (1.58)
п
2
tt
оп
– скорость воды в трубах, м/с
10
G
– плотность воды при
в
ср
W
тр
, С;
3600
р
f
втр
– коэффициент теплоотдачи от трубы к воде, Вт/(м
W
2
срсрв
d
– средняя температура стенки трубок, С
t
= 0,5 (t
ст
+
в
); (1.61)
ср
– температура пленки конденсата, С
t
= 0,5 (t
пл
+ tст); (1.62)
п
, (1.59)
5,2
2
С)
2
ср
2,0
вн
; (1.60)
16,1041,0201230
– разность температур пара и стенки, С
= tп – tст; (1.63)
– коэффициент теплоотдачи от пара к трубкам, Вт/(м
2
2,0655500
tt
плпл
16,1
п
H
– коэффициент теплопередачи, Вт/(м
K
2
11
пв
25,0
С)
; (1.65)
ст
ст
где – коэффициент, учитывающий загрязнение трубок,
100 Вт/(м°С) – коэффициент теплопроводности для латуни;
ст =
– толщина стенки трубок, м;
ст
– необходимая поверхность нагрева, м2, (должна быть меньше, чем у выбранного типа подогревателя)
F
Gc
200
tK
ср
Q
1010
отб
tK
ср
2
С)
; (1.64)
0,8;
=
33
. (1.66)
34
11.4. Насосные подстанции
При сложном рельефе местности, с большой разностью геодезических
отметок, нередко возникает необходимость сооружения в тепловых сетях
насосных подстанций на обратной (при значительном понижении рельефа) и
подающей магистрали (при повышенном рельефе). Вопрос о необходимости
установки насосных подстанций решается в процессе разработки пьезометрического графика.
Насосная станция на обратной магистрали служит для снижения давления
у конечных абонентов с целью их зашиты от недопустимо высокого давления в
обратной магистрали (не более 60 м).
Подстанция на подающей магистрали служит для повышения располагаемого перепада давлений у потребителей верхней зоны и снижения давления у головных потребителей.
В проекте необходимо выбрать место размещения подстанций. Подстанция на обратной магистрали размещается на таком месте, чтобы давление у потребителей нижней зоны и у потребителей за подстанцией (по ходу воды) было
бы не более 60 м вод. ст.
Место размещения подстанции на подающей магистрали выбирается из
условия обеспечения потребителей верхней зоны необходимым располагаемым
напором. В случае необходимости, чтобы предотвратить недопустимо высокое
давление потребителей нижней зоны, на обратной магистрали устанавливается
дросселирующий орган (регулятор давления "до себя").
Далее требуется произвести выбор подкачивающих насосов. Напоры
насосов берутся непосредственно из пьезометрических графиков. Расходы на
подстанции на обратной магистрали определяются потребителями нижней зоны, а на подающей – потребителями верхней зоны. Под пьезометрическим графиком изображается схема сети с насосной подстанцией и необходимыми
устройствами автоматики для поддержания стабильного гидравлического режима.
Контрольные вопросы
1. За счет чего производится покрытие годового графика тепловых
нагрузок систем теплоснабжения?
2. Как определяется напор подпиточных насосов?
3. Опишите алгоритм выбора основных сетевых подогревателей ТЭЦ.
4. Какими факторами определяется необходимость установки насосных
подстанций на обратной и подающей магистралях?
5. Для чего служит насосная станция на обратной магистрали?
6. Для чего служит насосная станция на подающей магистрали?
7. Из какого условия выбирается место размещения подстанции на пода-
ющей магистрали?
35
12. Тепловой расчет сети
12.1. Выбор толщины теплоизоляционного слоя
На участке теплотрассы, для которой построен продольный профиль,
необходимо выбрать толщину тепловой изоляции подающего и обратного трубопроводов по заданной норме тепловых потерь. Полное термическое сопротивление, м С/Вт, с учетом покровного слоя, определяется по формуле
t
ср
0
, (1.67)
q
н
= 50 °С;
2ср
где
– среднегодовая температура теплоносителя при температурном графике
ср
150/70 °С для подающей магистрали
R
п
= 90 °С, для обратной
1ср
t0 – расчетная температура окружающей среды: для подземной прокладки в непроходимых каналах или бесканально – средняя за год температура почвы на
глубине заложения оси трубопровода, °С;
qн – норма тепловых потерь, Вт.
При других температурных графиках (не соответствующих графику
150/70 °С) среднегодовая температура теплоносителя можно вычислить из выражения
...)/(...)(
ср
пппп
212211
,
где
– температура воды в сети по графику температуры, °С;
2
n1, n2 – число часов работы тепловой сети при соответствующих температурах
теплоносителя.
Термическое сопротивление основного слоя изоляции, м
2
С/Вт, опреде-
ляют как разность
Rиз = Rп – Rип,
где
d
из
из
,
d
н
где
R ln
из
– коэффициент теплопроводности изоляции, при температуре теплоно-
из
1
2
сители до 150 °С можно принимать не более 0,14 Вт/(м С);
2 изнп
– термическое сопротивление на наружной поверхности изо-
)/(1
dR
ляции (при прокладке в непроходных каналах).
При бесканальной прокладке термическое сопротивление на наружной
поверхности изоляции определяется по выражению
h
4
ln
d
изгр
здесь
= 8,1 Вт/(м
2
изоляции; dиз = d
R
нп
2
°С) – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности
+2
н
– наружный диаметр изоляции, м;
из
1
2
dн – наружный диаметр трубы, м;
h – глубина заложения оси трубопровода, м;
36
2
из
60 80 90
– коэффициент теплопроводности грунта, принимают для влажного грунта –
гр
1,7 Вт/(м °С), средней влажности – 1,16 Вт/(м °С), сухого – 0,58 Вт/(м °С).
Необходимо предварительно задаться толщиной изоляции и определить
Rнп и Rиз. Тогда толщина основного изоляционного слоя, м
d
e
из
1
d
, м (1.68)
н
R
2
из
Это значение, dиз, можно получить по номограмме [4, рис. 16]. Полученное значение dиз сравнивается с предварительно принятым значением, и если
расхождение более 5 %, то делается второе приближение. Толщина теплоизоляционной конструкции для водяных сетей в непроходных каналах (включая
покровный слой) не должна превышать предельной величины [3].
Таблица 1.2
Зависимость толщины теплоизоляционной конструкции от диаметра
Наименование еличины Величина
условный диаметр, dу, мм 25 50 100 150 200 250 300 350 400 500÷1400
толщина изоляции,
, мм
100 100 100 100 100 110
120
Примечание: предельная толщина теплоизоляционной конструкции при бесканальной
прокладке не нормируется.
12.2. Определение тепловых потерь в непроходном канале
Выбрав толщину изоляции, определяют тепловые потери. Эквивалентный
диаметр канала, м, определяется как:
d
= Р / ,
э
где Р – периметр канала, м.
Термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов,
мС/Вт, определяется по формулам соответственно
1
RRR , (1.69)
111
пи
2
1
RRR , (1.70)
222
пи
2
d
1
и
ln
и
d
2
и
ln
и
1
dd
21
ин
1
dd
22
ин
где dи1, dи2, dн – наружные диаметры изоляции и трубопровода, м.
Суммарное термическое сопротивление внутренней поверхности канала,
стенки канала и грунта
RRRR
грпкк
1
2
d
эн
ln
к
dd
2
11
2
h
4
ln
, (1.71)
d
энгрээ
где dэв, dэн – эквивалентные диаметры по внутренним и наружным размерам канала, м;
37
– коэффициент теплопроводности стенки канала (можно принимать равным
к
1,2 Вт/м °С), температура воздуха в канале, С
t
гр
2
где
1
1
t
,
, tгр – среднегодовые температуры теплоносителя в подающем и обрат-
1
2
R
RR
2
21
, (1.72)
111
RRR
ном трубопроводах сети и грунта, С.
Удельные потери подающего и обратного трубопровода, Вт/м
t
1
q
1
к
;
q
R
1
2
t
2
к
. (1.73)
R
2
Суммарные удельные потери тепла, Вт/м
q = q1 + q2. (1.74)
Полученные значения удельных потерь тепла q1 и q2 не должны превышать нормативных по [4].
12.3. Определение тепловых потерь при бесканальной прокладке
Термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов,
мС/Вт, определяются по формулам
RRR
11
гри
1
2
1
RRR
22
гри
2
d
1
и
ln
d
1
и
d
и
ln
d
2
и
1
2
2
2
1
где dи1 и dи2 – наружные диаметры изоляции, м.
Условное термическое сопротивление, м С/Вт, определяется по формуле
2
1
R
0
2
гр
2
h
1ln
, (1.77)
b
где b – горизонтальное расстояние между осями труб, м.
Удельные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов, Вт/м,
определяются по формулам
)()(
RtRt
020210
q
1
q
2
гргр
2
RRR
021
)()(
гргр
2
RRR
021
, (1.78)
RtRt
0112
, (1.79)
ln
4
h
; (1.75)
d
1
игрн
4
h
ln
, (1.76)
d
2
игрн
Суммарные удельные потери, Вт/м, определяются по формуле
q = q1 + q2. (1.80)
Полученные значения удельных потерь тепла q1 и q2 не должны превышать нормативных по [4].
38
Контрольные вопросы
A
2
A
2
A
1. Опишите алгоритм расчета тепловой изоляции систем теплоснабжения.
2. Представьте зависимости, определяющие термическое сопротивление
подающего и обратного трубопроводов.
3. Представьте уравнения для расчета удельных тепловых потерь.
4. Как определить толщину основного изоляционного слоя?
13. Механические расчеты тепловой сети
13.1. Расчет и выбор П-образного компенсатора
Пусть заданы геометрические размеры компенсатора: вылет – Н и ширина – В, см. Определить максимальные изгибающие напряжения на спинке,
кг/см2, по формулам:
– для гнутых колен (радиусом R = 4d
из
)
y
mHdEl
н
, (1.81)
– для жестких сварных колец (R = 0)
HdEl
из
где = (
= 12 10
– расчетная температура теплоносителя, °С;
1
– t
) l – тепловые удлинения трубопровода, см;
1
-6
м
– коэффициент линейного расширения, 1/°С;
н
, (1.82)
tм – температура воздуха при монтаже (принимается равной расчетной наруж-
ной температуре для отопления, tм = t
), С;
ро
l – расстояние между неподвижными опорами, см;
E = 210
6
– модуль упругости стали, кг/см2;
dн – наружный диаметр трубы, см;
m – коэффициент концентрации напряжений для гнутых отводов, определяется
по формуле
2
m
2
3
K
65
h
,
18
где при h 1, K = h/1,65 – коэффициент понижения жесткости гнутых отводов;
2
/срrRh
– коэффициент трубы (R – радиус отвода),
2/)(нdr
– средний радиус трубы;
32223
33,12467,0 RHRHRHBH
Для жестких сварных отводов (R = 0) имеем А = 0,67 Н3 + В Н
– толщина стенки трубы,
322
4,128,214,3/1 RHRHRКA
2
, см3;
– для гнутых компенсаторов
P
к
УEl
;
39
– для сварных компенсаторов:
A
УEl
,
где У = 0,05(d
4
– d
н
P
к
4
) – момент инерции трубы, см4;
в
РК – сила упругой деформации.
Для уменьшения изгибающего компенсационного напряжения в рабочем
состоянии трубопровода, для участков с гибкими компенсаторами, производят
предварительную растяжку трубопровода в холодном состоянии при монтаже
(обычно на 0,5). При расчетах на компенсацию учитывают не полное, а расчетное тепловое удлинение путем введения коэффициента , учитывающего величину предварительной растяжки компенсатора, возможную неточность расчета и релаксацию компенсационных напряжений, см
хн = , (1.83)
где = 0,5 – учет предварительной растяжки компенсатора.
Для облегчения трудоемких расчетов на компенсацию тепловых удлинений участков трубопроводов с П-образными компенсаторами построены номограммы, в которых вылет компенсатора Н и сила упругой деформации Р
деляются в зависимости от величины расчетного теплового удлинения х
опре-
К
н
и
размера спинки компенсатора В [4].
Эти номограммы построены для различных диаметров, при условии равенства прилегающих свободных плеч, учитываемых в расчетах по обе стороны
компенсатора (l
= 40 d
п
), допустимое изгибающее напряжение на спинке ком-
у
пенсатора () = 1100 кг/см2.
Определяя х
и задаваясь длиной спинки В, находят Н и Рк, имеющую
н
минимальное значение. Если заданы габариты компенсатора, по номограмме
находят его расчетную компенсирующую способность х
и по ней определяют
н
полное тепловое удлинение, которое может скомпенсировать компенсатор заданных габаритов. Как правило, П-образные компенсаторы применяются при
подземной прокладке тепловых сетей для диаметров труб d
273 мм.
н
13.2. Расчет участка естественной компенсации
В проекте должна использоваться угловая (естественная) компенсация
температурных удлинений, если угол, образуемый трубами, не превышает 130°.
Расчет Г-образного компенсатора заключается в определении максимального
изгибающего напряжения, силы упругой деформации и боковых смещений сторон трубопровода.
Максимальное изгибающее напряжение на участке с угловой конфигурацией, кг/см2, возникает в заделке короткого плеча, и определяется по формуле
cos
dEl
нн
1
n
3
n
1
n
sin
, (1.84)
5,1
из
2
l
н
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]