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
81
– среднечасовой
ср
ср
г
г
гх
36,Q
G
c t t
г
г
гх
36
max
max
,Q
G
c t t
'ср
ср
г
г
13
36
''' '''
,Q
G
c
г
г
13
36
max
max
''' '
,Q
G
c
ср
1ст
ср
г
г
х
12
36
55
02
55
''' '''
,Q
t
G,
t
c
г
г
12
3 6 0 5
max
max
''' '''
, , Q
G
c
''''''
,
21
'
3
ст1
t
'''
ни
'''
2
ст1
tt
'''
ни
t
; (74)
– максимальный
. (75)
На горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
– среднечасовой
; (76)
– максимальный
; (77)
– среднечасовой, при двухступенчатой схеме присоединения
водоподогревателей
– максимальный, при двухступенчатой схеме присоединения
водоподогревателей
, (79)
где
излома графика температуры воды,
водоподогревателя,
– температура воды в подающем и обратном теплопроводах в точке
– температура воды после
- температура нагреваемой водопроводной воды после
первой ступени подогревателя, определяемой как
; (78)
, где
-
температура наружного воздуха точки излома температурного графика.
Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых
сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном
регулировании отпуска теплоты определяют как
82
– при регулировании по отопительной нагрузке
'
Г
''
в
'
o
GGGG
''
в
'
o
GGG
г
max
GG
г
max
G
; (80)
– при регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего
водоснабжения расчетный расход сетевой воды определяется как
. (81)
Летний расчетный часовой расход сетевой воды для гидравлического
расчета двухтрубных тепловых сетей принимают равным сумме летних
расчетных часовых расходов воды на горячее водоснабжение у отдельных
потребителей.
В тепловой сети расчетный расход воды в неотопительный период
определяется по формуле
где
– максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, при
, (82)
всех схемах присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения,
определяемый по (77). Тепловую нагрузку на горячее водоснабжение в этот
период определяют с учетом повышения температуры холодной воды до 15°С
(поверхности источника забора воды); - коэффициент, учитывающий
изменение расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период
по отношению к отопительному (для жилищно-коммунального сектора =0,8;
для курортных и южных городов =1,5; для промышленных предприятий
=1).
5.4.1.Основы расчетов
Основной задачей гидравлического расчета проектируемых тепловых
сетей является определение диаметров трубопроводов и потерь давления при
заданных расходах теплоносителя. Для реконструируемых и эксплуатируемых
тепловых сетей в результате гидравлических расчетов определяют пропускную
способность трубопроводов при заданном располагаемом перепаде давлений.
83
Диаметры трубопроводов определяют по суммарным расчетным часовым
расходам теплоносителя для зимних условий. Независимо от результатов
расчета минимальные диаметры труб водяных тепловых сетей принимают:
для распределительных сетей dy=40;
для ответвлений к отдельным зданиям dy=25.
При определении диаметров паропроводов удельные давления на трение
рассчитывают по величине принятого перепада давления пара между
источником теплоты и потребителем. В паропроводах также определяют
падение температуры при его транспортировке.
При подборе диаметров сборных конденсатопроводов удельные потери
давления определяют по перепаду давлений между конденсатоотводчиком и
сборным баком конденсата, с учетом образования пароводяной смеси
вследствие частичного вскипания конденсата при падении давления ниже
соответствующего температуре насыщения [11].
5.4.2. Гидравлический расчет трубопроводов водяных тепловых сетей
В водяных тепловых сетях гидравлические режимы разрабатываются для
отопительного и летнего периодов времени. В открытых системах
теплоснабжения дополнительно разрабатывается и рассчитывается
гидравлический режим при максимальном водоразборе из обратного и
подающего трубопроводов.
Гидравлический расчет трубопроводов водяных тепловых сетей
выполняют на основе расчетной схемы сети при помощи специальных
номограмм или таблиц гидравлического расчета трубопроводов при kэ=0,05 мм
и ρ=958,4 кг/м3 [11].
При гидравлическом расчете решаются следующие задачи:
1) определение диаметров трубопроводов;
2) определение падения давления-напора;
3) определение действующих напоров в различных точках сети;
4) определение допустимых давлений в трубопроводах при различных
режимах работы и состояниях теплосети.
84
При выполнении гидравлических расчетов используются расчетная схема
мл
PPP
lRl
w
d
P
2
2
dl,
R
P
i1
ср
1 l
P
R
l
l
экв
1
и геодезический профиль теплотрассы с указанием геодезических отметок
размещения источников теплоснабжения, потребителей теплоты и расчетных
нагрузок.
Потери давления на участках трубопроводов сети складываются из
потерь давления на трение по длине трубопровода (линейные потери) и потерь
в местных сопротивлениях:
. (83)
Потери давления на трение (линейные), Па определяются по формуле
где – коэффициент трения (0,015…0,07);
, (84)
– длина и внутренний диаметр
участка трубопровода, м; w – скорость движения теплоносителя, м/с; –
плотность теплоносителя, кг/м3;
– удельное падение давления в
трубопроводе, Па/м.
Удельные потери давления на трение определяются на основании
технико-экономических расчетов. При выполнении проекта тепловых сетей,
когда располагаемый перепад давления в тепловой сети не задан, удельные
потери давления в магистральных теплопроводах следует принимать в
пределах (60…80) Па/м, для ответвлений – по располагаемому давлению, но не
более 350 Па/м.
При заданном перепаде давления по всей сети
средние удельные
потери давления определяют по формуле
где
– отношение эквивалентной к фактической длине участка,
, (85)
определяющее долю потерь давления в местных сопротивлениях от линейных
потерь, принимается по 3, 5.
85
Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле
2
2
м
w
P
экв
l
,
экв
d
l
экв
2
м
2
l
w
d
P
экв
llRP
мл
HHH
g
Rl
g
Р
Н
л
л
м
H
где
– суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке
, (86)
трубопровода.
Значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в 1, 5.
Потери давления в местных сопротивлениях можно заменить
эквивалентными гидравлическими сопротивлениями по длине, т.е. на такую
длину прямолинейного трубопровода
, линейные потери давления в котором
численно равны потерям давления в местных сопротивлениях:
тогда
;
потери давления на участке
.
Значения эквивалентных длин местных сопротивлений приведены в 5,6.
При определении потерь давления (напора) на участках тепловой сети по
сумме коэффициентов местных сопротивлений
потери напора находят:
,
где
Потери напора в местных сопротивлениях
номограмме 1 в зависимости от
- линейные потери напора на участке, м.
определяют по
и w.
Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполняется
для подающего теплопровода, принимая диаметр обратного теплопровода и
падение давления в нем такими же, как и в подающем.
Гидравлический расчет открытой системы теплоснабжения для зимнего
периода выполняют для двух режимов:
86
1) при отсутствии водоразбора на горячее водоснабжение, когда расчетные
расходы теплоносителя, а следовательно, и потери давления в подающем
и обратном теплопроводах будут равными (расчет производят только для
подающего трубопровода);
2) при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из обратного
трубопровода (расчет выполняют для подающего и обратного
трубопроводов).
Гидравлический расчет теплопроводов для летнего периода сводится к
определению потерь давления на расчетных участках сети при известных
диаметрах трубопроводов по летним расчетным расходам теплоносителя. При
этом для закрытых систем теплоснабжения из-за одинакового расхода сетевой
воды в подающем и обратном трубопроводах гидравлический расчет
выполняется только для подающей линии тепловой сети. Для открытых систем
при различных расходах теплоносителя в подающей и обратной магистралях
тепловой сети гидравлический расчет производят отдельно для каждого
теплопровода.
После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей
приступают к построению графика давлений для расчетной магистрали и
характерных ответвлений. Напор, отсчитанный от оси прокладки теплопровода,
называется пьезометрическим, а график давлений – пьезометрическим
графиком (графиком напоров).
5.4.3. Пьезометрический график
Из-за большой плотности вода оказывает значительное гидростатическое
давление на трубопроводы и оборудование. В связи с этим графики давлений
для водяных тепловых сетей разрабатывают при гидростатическом и при
гидродинамическом режимах работы тепловых сетей.
Графики разрабатывают для основной расчетной магистрали и
характерных ответвлений, а при нескольких магистралях одного источника
теплоты – для каждой из магистралей, совмещая их на одном чертеже. Масштаб
87
графика давлений и масштаб профиля земли, на котором строятся графики,
принимают: горизонтальный – от 1:10000 до 1:20000; вертикальный – от 1:1000
до 1:2000. В этом же масштабе на профиле земли показывают высоту
характерных зданий, присоединяемых к тепловым сетям.
Пьезометрический график позволяет:
– определить напор и располагаемый напор в любой точке сети;
– учесть взаимное влияние рельефа местности, высоты присоединенных
потребителей и потерь напора в сети при разработке гидравлического режима;
– выбрать схемы присоединения потребителей теплоты к водяным сетям;
– подобрать сетевые и подпиточные насосы, регуляторы давлений.
Пьезометрический график строится первоначально для статического, а
затем и динамического режимов работы системы теплоснабжения. При его
построении за начало координат принимают отметку оси сетевых
циркуляционных насосов, условно считая, что она совпадает с отметкой земли
на выходе теплопровода из источника теплоты.
При построении пьезометрического графика необходимо исходить из
следующих условий:
1. Давление (напор) в любой точке обратной магистрали не должно быть выше
допускаемого рабочего давления в местных системах, для новых систем
отопления (с конвекторами) рабочее давление 0,1 МПа (10 м вод.ст.), для
систем с чугунными радиаторами 0,5–0,6 МПа (50–60 м вод.ст).
2. Давление в обратном трубопроводе должно обеспечить заполнение водой
верхних трубопроводов и приборов местных систем отопления зданий.
3. Давление в обратной магистрали во избежание образования вакуума не
должно быть ниже 0,05–0,1 МПа (5–10 м вод. ст).
4. Давление на всасывающей стороне сетевого насоса не должно быть ниже
0,05 МПа (5 м вод. ст.).
5. Давление в любой точке подающего трубопровода должно быть выше
давления вскипания воды при максимальной (расчетной) температуре
теплоносителя.
88
6. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше
d
G
P
н
P
к
Р
расчетной потери напора на абонентском вводе при расчетном расходе
теплоносителя.
7. В открытых системах теплоснабжения в летний период давление в
подающей и обратной магистралях принимают больше статического
давления в системе ГВС самого высокого здания.
Статическое давление в низкорасположенных абонентских системах
отопления не должно превышать допускаемого рабочего давления
оборудования (отопительного прибора) 0,5–0,6 МПа (5–6 атм.). При его
превышении эти системы следует переводить на гидравлически независимую
схему присоединения. Понижение статического давления в тепловых сетях
может быть осуществлено путем автоматического отключения от сети высоких
зданий.
В зависимых схемах присоединения систем отопления с элеваторным
смешением необходимо, чтобы пьезометрический напор в обратной магистрали
при динамическом и статическом режимах не превышал 60 м, а располагаемый
напор на вводе в здание был не менее 10÷15 м для поддержания требуемого
коэффициента смешения элеватора. Если при данных условиях располагаемый
напор на вводе в здание менее 10 м, в качестве смесительного устройства
используют центробежный насос, установленный на перемычке.
При присоединении систем отопления по независимой схеме напор в
обратной магистрали ввода теплосети в гидродинамическом и статическом
режимах не должен превышать допустимого значения (100 м) из условия
механической прочности водоподогревателей.
5.4.4. Гидравлический расчет паропроводов и конденсатопроводов
В процессе гидравлического расчета паропроводов определяются
диаметры труб и потери давления по участкам паропровода, исходя из
расчетного расхода пара
давления пара в начале
, располагаемого перепада давления
и в конце
паропровода) с учетом изменения
(разности
89
плотности пара вследствие падения давления и изменения температуры пара
м
кн
1
l
PP
R
l
н
P
к
Р
м
м
i
ii
м
ll
ii
,l
Gz
i
i
м
iсрi
1ll
P
lRP
iнiкi
lRPP
l
за счет потерь теплоты в окружающую среду. Состояние пара принимают для
каждого расчетного участка при средней плотности и средней температуре на
данном участке.
Поскольку падение давления и потерь теплоты на каждом участке
паропровода зависят от его диаметра, который является искомой величиной, то
гидравлический расчет состоит из двух этапов: предварительного и
окончательного.
В предварительном расчете считают, что потери давления по длине
паропровода происходят равномерно. Тогда среднее удельное линейное
падение давления находят 6,16:
где
,
– давление пара в начале паропровода и у потребителя, Па; l –
длина паропровода, м;
– средний коэффициент местных потерь давления.
, (87)
Для паропровода, состоящего из участков с различными расходами пара,
определяют:
где
– длина участка и коэффициент местных потерь давления, который
, (88)
ориентировочно определяется по формуле В.Л .Шифринсона 6
, (89)
где G – расход пара на рассматриваемом участке, т/ч; z – коэффициент,
принимаемый для паровых сетей равным 0,05…0,1.
Ориентировочно падение давления пара на i-том расчетном участке
. (90)
Давление пара в конце расчетного участка
. (91)
90
Гидравлический расчет паропроводов выполняют по средней плотности
2
кн
ср
i
кi нi
100
l
кiнiср
5,0
ср
R
l
К
T
ср
Т
ср
м
кн
Т.ср
1
l
PP
R
d
G
r
QG6,3
п
тех
max
Г
''
в
'
o
QQQQQ
пара на расчетном участке
, кг/м3, плотность определяют с учетом
падения давления и температуры пара за счет потерь теплоты в окружающую
среду.
В предварительном расчете падение температуры перегретого пара на
каждые 100 м принимают
= 2,0…2,5 °С.
Температура пара в конце расчетного участка
. (92)
Средняя температура пара на участке
. (93)
Диаметр паропровода находят по расчетному расходу пара и величине
среднего удельного падения давления
по таблицам или номограммам,
составленным при
номограммах
=0,2 мм 11. При этом плотность пара в таблицах или
отличается от
на рассматриваемом участке. Поэтому
предварительно находят табличные значения средней удельной потери
давления 6,11:
. (94)
Расчетный расход пара в каждом участке трубы определенного диаметра
должен определяться с учетом несовпадения максимальных часовых
расходов пара отдельными потребителями. При отсутствии суточных графиков
расхода пара допускается расчетный расход пара определять с коэффициентом
0,9.
Расход пара, т/ч, отдельными потребителями
где Q – тепловая нагрузка потребителя, кВт;
парообразования, кДж/кг.
, (95)
; r – теплота
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]