Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Централизованное теплоснабжение предприятий, поселений и городских округов. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие
.pdf
91
По
dТ.ср
,GR
ср
Т
ТД
RR
ср
Т
ТД
ww
ТТТ
,,wR
Диаметр паропровода
y
d
, мм
Перегретый пар
Насыщенный пар
до 200
50
35
более 200
80
60
cG
Q
Т.п
нк
6,3
Т.п
Q
осрудТ.п
ttgQ
к
к
Р
ср
6, 11 находят диаметр паропровода.
При окончательном расчете находят действительные значения удельных
потерь давления и скорости пара:
где
– табличные значения удельных потерь давления, скорости
,
, (96)
движения и плотности пара.
Диаметр паропровода должен быть подобран так, чтобы скорость
движения пара не превышала значений, указанных в табл.2.
Таблица 2
Максимальные скорости движения пара, м/с
Зная из предварительного расчета диаметр паропровода, определяют
эквивалентную длину местных сопротивлений и действительные потери
давления на участках.
Падение температуры на участке паропровода определяют исходя из
теплопотерь в окружающую среду.
Действительная температура перегретого пара в конце расчетного участка
где
– потери теплоты паропровода в окружающую среду, кВт,
, (97)
, где gуд – удельная потеря теплоты изолированным
паропроводом и учетом теплоты арматурой, компенсаторами, опорами,
кВт/(м °С) 11;G – расход пара на участке, т/ч; c – удельная теплоемкость
пара, кДж/(кг °С), соответствующая среднему давлению пара на участке.
Для
выше температуры насыщения пара, соответствующей давлению
, конденсации пара не будет. Если при окончательном расчете средняя
плотность пара на участке оказалась близкой к
из предварительного расчета
92
и давление в конце паропровода
к
Р
приблизительно равно заданному
значению, то расчет можно считать законченным. В противном случае
необходимо изменить диаметр паропровода и расчет повторить.
5.5. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей
Строительство тепловых сетей связано с большим объемом трудоемких и
дорогостоящих работ, общая стоимость которых может достигать 50% и более
от стоимости тепловых станций. Поэтому для сокращения капиталовложений и
сроков строительства необходима тщательная проработка не только вариантов
трассы, но и продольного профиля прокладки сетей.
Продольный профиль участка тепловой сети строится в масштабах:
вертикальном и горизонтальном. Построение начинают с определения
минимальной глубины заложения трубопроводов, расположения тепловых
камер по трассе с учетом размещения габаритных размеров устанавливаемого в
них оборудования. Следует стремиться к минимальной глубине заложения
каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается
установка запорной арматуры в горизонтальном положении или под углом 45°.
Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен
составлять для водяных сетей не менее 0,002 независимо от направления
движения теплоносителя и способа прокладки, за исключением отдельных
участков: например, при пересечениях трубопроводов, прокладке по мостам и
т.п., т.е. там, где допускается укладывать трубы без уклона. Для паропроводов
уклон принимают не менее 0,003 по направлению движения пара и 0,002
против движения пара. Для конденсатопроводов уклон – 0,003. На подводках к
отдельным зданиям при подземной прокладке уклон должен выполняться от
здания к ближайшей камере для предотвращения затопления подвалов зданий.
На продольном профиле показывают:
линии, построенные по геодезическим отметкам поверхности земли
(проектные – сплошной линией, существующие – штриховой);
геодезические отметки низа трубы тепловой сети, дна и потолка канала;
93
глубину заложения теплопровода;
уклон и длину участков тепловой сети;
диаметр теплопровода и тип канала.
Кроме того, на профиле изображается развернутый план трассы с
указанием углов поворота, ответвлений, неподвижных опор, компенсаторов,
компенсаторных ниш и тепловых камер. При проектировании попутного
дренажа указываются отметки лотка, диаметр и уклон дренажных труб.
При надземном способе прокладки на продольном профиле даются
отметки верха несущей конструкции и низа теплопровода. При бесканальной
прокладке тепловых сетей с сальниковыми и сильфонными компенсаторами на
профиле указываются участки, прокладываемые в каналах (участки с
естественной компенсацией, примыкающие к камерам, а также к П-образным
компенсаторам). Длину участков, примыкающих к П-образным компенсаторам
и к камерам, принимают 1,5–2 м.
В самых низких точках теплопроводов предусматривают дренажные
выпуски, а в самых высоких – устройства для выпуска воздуха (воздушники).
5.6. Тепловые пункты и их оборудование
Тепловые пункты представляют собой узлы подключения потребителей
теплоты к тепловым сетям и предназначены для подготовки теплоносителя,
регулирования его параметров, учета теплопотребления.
Тепловые пункты подразделяются 1,4,7 на местные (МТП),
обслуживающие системы теплопотребления одного здания или части здания, и
центральные (ЦТП), обслуживающие группу зданий, микрорайон, предприятие.
Местные тепловые пункты обычно сооружаются в подвалах зданий,
центральные – в отдельных зданиях или пристройках. ЦТП промышленных
предприятий сооружаются на отводе магистральных сетей к промышленной
площадке 7.
Выбор местных или центральных тепловых пунктов, а также их
количество осуществляется на основе технико-экономических расчетов.
94
Обычно ЦТП районов эффективны при суммарной присоединенной тепловой
'
ЦТП
Q
'''
ни
t
гг
' max
QQ
ср.н
гг
max
max
Q КQ
нагрузке
, равной 5…50 МВт.
К основному оборудованию тепловых пунктов водяных систем относятся
элеваторы, водо-водяные подогреватели, насосы, регуляторы.
Состав оборудования тепловых пунктов определяется схемами
присоединения теплопотребляющих систем к водяным тепловым сетям. В
закрытых системах теплоснабжения подогреватели (теплообменники)
используются для горячего водоснабжения, а в случае присоединения
отопительных установок по гидравлически независимой схеме теплообменники
устанавливают и в закрытых, и в открытых схемах – для нагрева воды в
системах отопления. В настоящее время для указанных целей используются
поверхностные пластинчатые и трубчатые секционные теплообменники 1, 4,
7. Трубчатые теплообменники выпускаются с длиной трубок 2000 и 4000 мм,
диаметр трубок 16×1 мм, материал – латунь Л68. Выпускаемые
промышленностью подогреватели (16 типоразмеров) приведены в прил.3.
В подогревателях горячего водоснабжения нагреваемую воду
рекомендуется пропускать по трубкам, греющую (сетевую) – в межтрубном
пространстве. В теплообменниках отопления греющую (сетевую) воду
рекомендуется пропускать в трубках. В пластинчатых теплообменниках
направление движения греющей и нагреваемой сред необходимо выполнять
согласно инструкции заводов изготовителей. Движение воды в межпластинном
пространстве и трубках и межтрубном пространстве – противоточное.
При проектировании тепловых пунктов на основе теплового и
гидравлического расчета выбирают типоразмер подогревателя и определяют
необходимое число секций трубчатого теплообменника, либо число пластин
пластинчатого теплообменного аппарата.
Подогреватели выбираются по режиму работы тепловой сети при
Тепловая производительность установки принимается
горячего водоснабжения при отсутствии аккумуляторов теплоты необходимо
рассчитывать на максимальную нагрузку
.
. Подогреватели
для температурных
95
условий, соответствующих точке излома температурного графика
'''
ни
t
ср
гг
'
QQ
'''
ни
t
'''
1
г2
'''
'''
ни
t
' '''
изл '
вн ни
о.нез о.нез
''
в но
tt
QQ
tt
ср
6,3tkQ
F
ср
t
м
б
мб
ср
lg3,2
t
t
tt
t
, при
наличии аккумуляторов -
линии закрытых систем при
. Температура сетевой воды в подающей
обычно составляет
70 °С. Температуру
сетевой воды после подогревания в этом режиме можно принимать из
экономических соображений
30…35°С.
Теплообменники систем отопления необходимо рассчитывать также на
температурные условия
. Расчетная тепловая нагрузка теплообменника
отопления при независимом присоединении определяется для точки излома по
формуле
. (98)
Как показывает практика, типоразмер теплообменников нужно выбирать
из технико-экономических соображений так, чтобы скорость воды в
межтрубном либо межпластинном пространстве и в трубах была близка к 1 м/с,
что обеспечивает высокие значения коэффициентов теплопередачи и
допустимые потери напора при движении воды.
Расчет и выбор типоразмера водоподогревателя для заданной тепловой
нагрузки и заданных температурных условий выполняют на основе теплового и
гидравлического расчета теплообменников 1,4,5. Задача теплового расчета –
это определение требуемой площади поверхности нагрева теплообменного
аппарата при заданной тепловой производительности.
Площадь поверхности нагрева, м2 определяют по формуле
, (99)
где Q – расчетный расход теплоты, Вт(МВт); k – коэффициент теплопередачи,
Вт/(м2°С);
– cреднелогарифмическая разность температур, °С.
Среднелогарифмическая разность температур определяется по формуле
, (100)
96
где
б
t
м
t
2ст
ст
1
11
k
трмт
трмт
k
21
,
ст
ст
4.08.0
PrRe023.0Nu
PrRe,,Nu
2,0
8,0
2
срср
048,03,231430
d
w
tt
– большая разность температур греющей и нагреваемой жидкости;
– меньшая разность температур, °С.
Коэффициент теплопередачи аппарата k рассчитывают по формуле
(101)
или с учетом малой величины термического сопротивления стенки поверхности
теплообмена
, (102)
где = 0,75÷1,0 – коэффициент, учитывающий наличие накипи и загрязнений;
– коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке и от
стенки к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м2 °С);
теплопроводности стенки, Вт/(м °С);
– толщина стенки, м.
– коэффициент
На теплоотдачу от греющей воды к стенке и от стенки к нагреваемой воде
в теплообменных аппаратах влияет множество факторов: режим движения
жидкости, скорость, физические характеристики воды, зависящие от
температуры и т.д. При турбулентном движении воды, наблюдающемся в
большинстве случаев, в скоростных водо-водяных и пароводяных
теплообменниках идет интенсивный перенос тепловой энергии за счет
вынужденной конвекции. Коэффициент теплоотдачи при вынужденной
конвекции рассчитывается по критериальной зависимости
. (103)
Численные значения физических параметров воды критериев
принимают при средней температуре греющего и нагреваемого потоков в
пределах аппарата.
Расшифровывая критерии, входящие в (103), коэффициент теплоотдачи
для турбулентного режима течения при средней температуре воды в виде
квадратичной зависимости можно представить следующим образом
. (104)
97
В пароводяных подогревателях при контакте греющего пара с
25.0
Pr72,0 KGaNu
4
стнасн
2
наснас
конд
)(
16,03,555024
ttd
tt
нас
t
н
d
ст
t
относительно холодными стенками аппарата происходит конденсация пара и в
результате на теплообменной поверхности образуется конденсатная пленка,
которая характеризуется ламинарным режимом течения.
При ламинарном режиме течения конденсата по трубкам теплообменного
аппарата критерий Nu записывается как
, (105)
где Ga – критерий Галилея, К – критерий Кутателадзе.
Раскрывая критерии и подставляя их в уравнение (105), получают
уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося
пара к горизонтальным поверхностям трубок при ламинарном течении
конденсата:
где
– температура насыщенного пара при давлении на входе в
теплообменник, °С;
– наружный диаметр трубки, м;
, (106)
– температура стенки
трубки, °С.
При расчете пластинчатых теплообменных аппаратов необходимо
учитывать большое число близко расположенных поворотов в каналах,
образованных пластинами с гофрами, что приводит к повышенной
турбулизации потоков.
На численное значение критерия Re сильно влияют форма поверхности
теплообмена, форма каналов, искусственная турбулизация потоков. В
извилистых каналах пластинчатых теплообменников турбулентный режим
наступает при Re=200…500, в связи с чем задачу по теплоотдаче решают не
аналитически, а экспериментально в форме связи между критериями подобия.
Различные производители выпускают пластинчатые аппарата с разной
конфигурацией гофр, и коэффициент теплоотдачи необходимо определять,
пользуясь их данными.
98
Так, например, для теплообменников с пластинами с гофрами в виде
43.073.0
PrRe135,0Nu
4.07,0
конд
PrRe240Nu
2
выхвх
ср
ttt
3600f
G
w
нвн
2
н
2
вн
экв
zdD
zdD
d
вн
D
н
d
z
2
мт1мт
204,0131,0 wnlh
1
l
мт
w
1
F
F
n
«елки» (типа 0,5 Е) [5] при турбулентном режиме воды критерий Nu
записывается:
. (107)
При конденсации пара для аналогичных теплообменников:
. (108)
При определении физических параметров воды ее среднюю температуру
определяют по формуле
.
Скорость воды в каналах (трубках, межтрубном пространстве)
, (109)
где G– расход воды (греющей, нагреваемой), кг/ч (т/ч); f – соответственно
площадь живого сечения, м2; – плотность воды при ее средней температуре,
кг/м3.
Для кожухотрубных теплообменников эквивалентный диаметр
межтрубного пространства рассчитывают:
где
– внутренний диаметр корпуса, м;
, (110)
– наружный диаметр трубок, м;
– число трубок.
Гидравлический расчет теплообменного аппарата состоит в определении
общих потерь напора (линейных и местных) в трубках и в межтрубном
пространстве (в каналах между пластинами) и в сравнении этих потерь с
допустимыми. Для трубчатых теплообменников потери напора в межтрубном
пространстве определяются по формуле
где
- длина трубок одной секции, м (приложение 3);
, (111)
– скорость воды в
межтрубном пространстве; n – число секций, определяется
площадь поверхности нагрева одной секции (прил. 3).
, где F1 –
99
Потери напора в трубках определяются по формуле
2
тр1тр
067,0086,0131,0 wnlh
тр
w
h
тр
H
геомв.пвд1.грастр
НННННН
вд1.грас
,, ННН
в.п
Н
геом
Н
тр
H
вд
Н
см
Н
геом
Н
в.п
Н
Д
Н
где
– скорость воды в трубах.
Допустимыми считаются потери напора в подогревателях
, (112)
4 м вод.ст.
Если потери напора в выбранном типоразмере подогревателя окажутся
существенно выше допустимых, нужно выбрать следующий в сторону
увеличения типоразмер подогревателя и выполнить его тепловой и
гидравлический расчеты.
Для закрытых систем теплоснабжения требуемый напор
(м) в
водопроводе перед системой горячего водоснабжения:
где
– потери напора в счетчике расхода, в подающих
, (113)
теплопроводах системы горячего водоснабжения и в водоподогревательной
установке, м;
– свободный напор у водоразборных приборов, м (5 м);
– геометрическая высота подъема воды, т.е. расстояние по вертикали от
оси ввода водопровода до верхнего водоразборного прибора, м.
Для открытых систем теплоснабжения требуемый напор
в обратном
теплопроводе теплосети в точке отбора воды также находится из выражения
(113), только
В этом случае
заменяют потерями напора в смесительном устройстве
– геометрическая высота подъема воды от оси
трубопровода обратной воды до верхнего водоразборного прибора.
Свободный напор у водоразборных приборов
при условии
нормальной эксплуатации системы для раковины с водоразборным краном
равен 3 м; для умывальника, кухонной мойки со смесителем – 2 м; для ванной
со смесителем – 3 м 16.
.
В закрытых системах теплоснабжения, если напор на вводе водопровода
больше требуемого, вычисленного по (113), насосы устанавливаются
только для циркуляции.
100
Если напор на вводе водопровода
Д
Н
тр
H
Дтрp
ННH
Д
Н
меньше требуемого
–
устанавливаются циркуляционно-повысительные насосы для циркуляции и
подъема воды до уровня верхнего водоразборного прибора. Подача насоса в
этом случае будет равна сумме расчетного и циркуляционного расходов
горячей воды 6,16.
Расчетный напор повысительно-циркуляционных насосов равен
недостающему напору холодной воды на вводе в здание:
где
- действительный (существующий) напор воды в сети холодного
, (114)
водоснабжения на вводе, м.
При разборе воды непосредственно из тепловой сети повысительные
насосы устанавливают, когда напор в обратном теплопроводе значительно
меньше требуемого (113). Если напор на вводе водопровода (в закрытых
системах) или в обратном теплопроводе теплосети (в открытых системах)
незначительно меньше требуемого для системы горячего водоснабжения,
применение повысительных насосов нецелесообразно. В этом случае
увеличение требуемого напора достигается путем увеличения диаметров
подающих теплопроводов и стояков. В каждом конкретном случае решение
должно быть обосновано.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]