Монтажная схема трубопроводов

На монтажной схеме трубопроводов показывается следующее оборудование: запорные и секционные задвижки (с обвязкой), переходы диаметров труб, компенсационные устройства (в крупных городах рекомендуется к применению при d_у200 мм П – образные компенсаторы, при d_у200 мм – сальниковые), повороты трассы (при отсутствии подключения абонентов на них, могут быть использованы как Г – образные компенсаторы. Угол при этом должен быть не менее 90⁰ и не более 130⁰. Угол поворота более 130⁰ должен быть закреплен неподвижной опорой), спускники воды и воздуха, неподвижные опоры (подвижные опоры на монтажной схеме не показываются, но расчет их количества должен быть в таблице), тепловые узлы. Оформленная монтажная схема должна включать в себя маркировку труб Т1, Т2; величину диаметров на полках-выносках; номера поперечных разрезов; привязки трассы по неподвижным опорам, а при поворотах трассы по ее оси и ближайшим неподвижным опорам; номера промежуточных неподвижных опор; номера тепловых узлов; номера П – образных компенсаторов (привязки П – образных компенсаторов от его оси до ближайших неподвижных опор).

При расстановке запорной арматуры, секционирующих задвижек, спускников воды и воздуха, неподвижных опор, компенсаторов следует руководствоваться рекомендациями [1] соответствующим разделам см.Табл.10. При выборе запорной арматуры см. приложение 1 (табл. 1, 4, табл. А – Е).

РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НЕПОДВИЖНЫМИ ОПОРАМИ (максимальные)

Табл.10

Dу, мм	Расстояние между неподвижными опорами, м, при параметрах теплоносителя: Рраб.В Мпа,tв0С
	Для П – образных компенсаторов Рраб.= 0,8t= 100 Рраб.= 1,6t= 150	Для сальниковых компенсаторов Рраб.= 0,8t= 100 Рраб.= 1,6t= 150
40	60	-
50	60	-
70	70	-
80	80	-
100	80	70
125	90	70
150	100	80
175	100	80
200	120	80
250	120	100
300	120	100
350	140	120
400	160	140
450	160	140
500	180	140
600	200	160
700	200	160

Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов на участках самокомпенсации рекомендуется принимать не более 60% от указанных в таблице для П – образных компенсаторов.

Рис9. Общий вид монтажной схемы трубопровода

Рис.9 Общий вид монтажной схемы трубопровода

Пример расстановки сальниковых компенсаторов: dу>200

УТ1

УТ2

УТ3

УТ4

УТ5

УТ6

Такой вариант требует монтажа множества промежуточных тепловых камер, потому сальниковые компенсаторы устанавливаются 2^хсторонние т.о.

УТ1

УТ2

УТ3

УТ4

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров теплопроводов, давление в различных точках сети и потерь давления (напора) на участках. В курсовом проекте, когда располагаемое давление на коллекторах теплостанции не задано, удельные потери на трение принимаются при определении диаметров в пределах 30-80 Па/м (3-8 Кгс/м²), а для ответвлений – по располагаемому давлению, но не более 300 Па/м (30 Кгс/м²). Скорость воды не должна превышать 3,5 м/с. При невозможности увязки потерь давления (напора) для ответвлений рекомендуется установка на них дроссельных диафрагм. Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы (мм) определяют по формуле:

, м (43)

G – расчетный расход воды через дроссельную диафрагму, т/ч;

Н – напор, дросселируемый диафрагмой, м вод ст;

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы можно определить по номограмме (4).

Потери давления на участке трубопровода складываются из линейных потерь (на трение) и потерь напора в местных сопротивлениях:

, м вод ст (44)

Линейные потери на трение пропорциональны длине трубопровода и равны:

, м вод ст, (45)

где l_п – длина трубопровода по плану, м;

R (или Н) – удельные потери давления на трение Па/м или Кгс/м².

При определении потерь давления в местных сопротивлениях можно пользоваться таблицей коэффициентов местных сопротивлений в трубопроводах тепловых сетей см. табл.11.

Табл. 11

Местное сопротивление	Коэффициент местного сопротивления
Задвижка нормальная	0,5
Вентиль с косым шпинделем	0,5
Вентиль с вертикальным шпинделем	6,0
Обратный клапан нормальный	7,0
Компенсатор сальниковый	0,3
Компенсатор П-образный	2,8
Местное сопротивление	Коэффициент местного сопротивления
Отводы гнутые под углом 900
R=3d	0,8
R=4d	0,5
Отводы сварные одношевные под углом 600	0,7
450	0,3
300	0,2
Отводы сварные двухшевные под углом 900	0,6
То же, трехшевные под углом 900	0,5
Отводы гнутые гладкие под углом 900
R=d	1,0
R=3d	0,5
R=4d	0,3
Тройники при слиянии потока:
проход	1,2
ответвление	1,8
Тройник при разделении потока:
проход	1,0
ответвление	1,5
Тройник при встречном потоке	3
Внезапное расширение	1,0
Внезапное сужение	0,5
Грязевик	10,0

Далее по номограммам 1-5 (см. приложение 1) определить потери напора в местных сопротивлениях в зависимости от суммы коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка.

Данные расчетов сводятся в таблицу гидравлического расчета 12.

Табл. 12

№ уч-ка	Характеристика участка			Расчетные данные
	Расход воды, т/ч G	Длина по плану, м l	Сумма коэф. мест. сопр. Км	Диаметр, мм D*S	Ск-ть воды, м/с V	Удельные потери напора, R(H), Па/м	Потери напора на участке				Сум. по трас-се H
							Линейные, м.в.ст.	Мест. м.в.ст	Общие м.в.ст	S=ΔHуч/G2уч
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Основная магистраль
Ответвления УТ…-УТ…

При выполнении курсового проекта студент может использовать и метод гидравлического расчета трубопроводов тепловых сетей по эквивалентным длинам местных сопротивлений следующим образом. Суммарные потери давления определяются по формуле (44), линейные потери давления по формуле (45). Для расчета потерь давления на местные сопротивления пользуются понятием эквивалентной длины местных сопротивлений. Под эквивалентной длиной l_э принимается такая длина прямолинейного трубопровода диаметром d, потеря давления от трения на которой равна потере давления от местных сопротивлений:

, м вод ст (46)

Гидравлический расчет тепловой сети рекомендуется вести по следующей методике:

1. Сначала рассчитывают основную магистраль. Диаметры подбираются по среднему гидравлическому уклону, принимая удельные потери давления на трение до 80 Па/м, что дает решение, близкое к экономически оптимальному, При определении диаметров труб принимают значение Rэ, равное 0,0005 м, и скорость движения теплоносителя не более 3,5 м/с

2. После определения диаметров участков тепломагистрали подсчитывают для каждого участка сумму коэффициентов местных сопротивлений используя схему тепловой сети, данные по расположению задвижек, компенсаторов и других сопротивлений и значения коэффициентов местных сопротивлений ξ. Для каждого участка находят эквивалентную длину при Σξ=1 и рассчитывают эквивалентную длину lэ для этого участка, После определения lэ заканчивают расчет тепломагистрали и определяют потери напора в ней. Исходя из потерь напора в конце магистрали, который назначают с учетом гидравлической устойчивости системы, определяют необходимый располагаемый напор на выводных коллекторах источника тепла;

3. Рассчитывают ответвления используя оставшийся напор, при условии, чтобы в конце каждого ответвления сохранялся необходимый напор располагаемый напор и удельные потери давления на трение не превышали 300 Па/м. Эквивалентные длины и потери напора на участках определяют аналогично их определению для основной магистрали.

Требование невскипания теплоносителя устанавливает нижний предел пьезометрического напора в теплоподогревательной установке и подающем трубопроводе. При температуре подаваемой воды 150 °С минимальный пьезометрический напор в подающих линиях равен 40 м.

Полученные невязки находятся в пределах нормы т. е. меньше 5%, следовательно, трубопроводы тепловых сетей увязаны.

Построение пьезометрического графика

Для изучения давления в тепловых сетях широко применяются пьезометрические графики. На нем можно показать значения давления по всей длине трассы. Пьезометрический график строится по результатам гидравлического расчета.

1. В масштабе 1:5000 (горизонтальный масштаб) и 1:250 (вертикальный масштаб) строится продольный профиль. Откладываем высоты зданий в расчете 3 м на этаж.

2. Выбирается и наносится линия статического давления (режим, когда отсутствует циркуляция воды в трубопроводе, но трубопровод находится под избыточным давлением называют статическим режимом). Полный напор в статическом режиме одинаков для подающего и обратного трубопроводов. Линию статического напора наносят с условием, чтобы на всех точках системы обеспечивался достаточный пьезометрический напор не менее 5 м. вод. ст., но не более прочности отопительных приборов.

3. Определяем давление на всасывающем патрубке сетевых насосов.

4. Строится линия падения давления в обратном трубопроводе тепловых сетей.

5. Откладывается вверх минимальный располагаемый напор, учитывая потери напора во внутриквартальной тепловой сети, элеваторе и местной системе отопления:

Н_аб = 1,5(1 + u)² h, м.вод.ст , (47)

где h - потери напора во внутриквартальной сети, принимаем 5 м.вод.ст;

Н_аб – расчётный напор у абонентов, м.вод.ст;

U – коэффициент смешения на элеваторе.

6. От этой точки строится линия падения давления в подающем трубопроводе

7. Падение давления на теплоисточнике откладывается резко вниз на величину потерь напора в источнике. При отсутствии данных принять

Н_ист= 15 – 20 м.вод.ст.

8. Проанализировать напоры во всех точках системы по допустимым величинам.

9. Дать рекомендации по схемам подключения системы отопления, применения отопительных приборов, рекомендации по использованию насосных подстанций по сложным рельефам местности.

При построении пьезометрического графика условно принято, что отметки оси трубопроводов, земли и отопительных приборов совпадают. Высшее положение воды в здании соответствует высоте здания.

Далее с помощью харрактеристики сопротивления S строят графики для следующих режимов:

1. Водоразбор из подающего трубопровода:

G^l_d1 = G_o + G_v + G_hm, т/ч (48)

G^l_d2 = G_o + G_v – 1,4G_hm, т/ч (49)

2) Водоразбор из обратного трубопровода:

G^ll_d1 = G_o + G_v + 0,6 G_hm, т/ч (50)

G^ll_d2 = G_o + G_v – 1,8G_hm, т/ч (51)

Проверка на допустимое давление в тепловых сетях:

1) Давление в подающем трубопроводе не должно быть более предела прочности трубопроводов, арматуры т.е. более 160 м. вод. ст. или 1,6 Мпа.

2) Во избежание вскипания воды в подающем трубопроводе давление во всех точках труб должно быть выше давления насыщенных паров например при τ₁₌130°С Н_min=20 м. вод. ст.

3) Допустимый располагаемый напор должен быть заложен с учетом потерь во внутриквартальных сетях и абонентском вводе.

4) Максимальное давление в обратном трубопроводе зависит от предельной прочности отопительных приборов (радиаторы 50-60м.в.ст., конвекторы 80 м.в.ст., теплообменники 100 м.в.ст.).

5) Во избежание вскипания воды и подсоса воздуха во всех точках трубопровода должно быть давление не более 5 м. вод. ст.

ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Расчет толщины слоя тепловой изоляции в курсовом проекте проводится для одного какого-либо участка трубопровода. Для проведения расчета необходимо знать диаметр изолируемого трубопровода, способ его прокладки, конструктивные характеристики канала, тип теплоизоляции и характер грунта. Поскольку наиболее распространенным типом прокладки теплопроводов в городском районе является подземная, в непроходных каналах, рассмотрим порядок расчета толщины слоя изоляции при прокладке двух трубопроводов водяных тепловых сетей (подающего и обратного) в одноячейковом непроходном канале.

В последнее время для трубопроводов тепловых сетей d< 500 мм рекомендуется преимущественно канальная прокладка. Расчет тепловой изоляции при этом можно рассматривать как частный случай более сложного расчета тепловой изоляции трубопровода при прокладке в непроходном канале.

d_н

d_из

d_к

Толщина слоя изоляции должна быть такой, чтобы потеря тепла трубопроводом в окружающую среду не превышала нормы. Эти нормы указаны в и даны для среднегодовой температуры теплоносителя и грунта.

Расчет производится для определенного диаметра трубопровода.

, м, (52)

где Р – периметр канала, м;

d_k^экв – эквивалентный периметр канала.

Расчет производиться по нормам потерь тепла.

Полное термическое сопротивление подлежащего изоляции трубопровода определяют по нормам потерь тепла:

, м ч град/ккал, (53)

где t – температура теплоносителя в ⁰С;

t₀ – температура окружающей среды в ⁰С;

q_l – норма потерь тепла изолированным трубопроводом в ккал/м ч, (таблица 15).

(54)

где R^m_l – сумма частных термических сопротивлений изолированного теплопровода, за исключением термического сопротивления основного слоя изолированной конструкции в м ч град/ккал.

, (55)

где Rⁿ_l – термическое сопротивление покровного слоя,

1.Термическое сопротивление покровного слоя

, м ч град/ккал, (56)

При покровном слое из рулонного стеклопластика величиной можно пренебречь, при асбестоцементной штукатурке нужно произвести расчет.

где _п - коэффициент теплопроводности покровного слоя в изоляционной конструкции ккал/м ч град, (таблица 13).

2.Термическое сопротивление теплоотдачи в окружающем воздухе

, м ч град/ккал, (57)

где _н – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду _н = 7 ккал/м² ч ⁰С.

3.Термическое сопротивление теплоотдачи от воздуха к стенке канала

, м ч град/ккал, (58)

где _кан – коэффициент теплоотдачи от воздуха стенки канала внутри канала _кан = 7 ккал/м² ч ⁰С.

d_экв – диаметр эквивалентный, равный внутреннему периметру сечения канала.

4. Термическое сопротивление грунта дна канала

, м ч град/ккал, (59)

где h – глубина заложения теплопровода до его оси (по профилю данного участка);

- коэффициент теплопроводности грунта в ккал/м ч град (таблица 14)

5. Термическое сопротивление взаимного влияния трубопроводов для подающего теплопровода при двухтрубной прокладке

, м ч град/ккал, (60)

где _кан - коэффициент определения для подающего трубопровода дополнительного термического сопротивления взаимного влияния тепловых труб при двухтрубной прокладке труб в одноячейковом канале и определяется по формуле:

(61)

- норма потерь тепла подающим и обратным трубопроводами;

, м ч град/ ккал (62)

Определение толщины слоя изоляции

, мм, (63)

где - коэффициент теплопроводности основного слоя конструкции (таблица 11);

принимается изоляционный материал;

определяется по графику толщина изоляционного слоя _из мм.

Определяется фактическая толщина основного слоя изоляции по формуле:

, мм (64)

Выполняется проверка: при канальной прокладке двух трубопроводов полное термическое сопротивление изолированного трубопровода с уточненной изоляцией выглядит следующим образом:

,м ч град/ккал (65)

где d_из = _{ф из} 2+ d, м, (66)

d – диаметр трубопровода в м.

, м ч град/ккал (67)

,м ч град/ккал (68)

(69)

q^ф<q^теор , данное условие выполняется, следовательно расчет выполнен верно.

Температура на поверхности основного слоя изоляции конструкции:

, ⁰С (70)

Температура на поверхности покровного слоя изоляции определяется:

,⁰С (71)

При выборе теплоизоляционного материала руководствоваться табл.13.

Таблица 13

Предельная температура применения, объемный вес и коэффициенты теплопроводности основного слоя теплоизоляционных конструкций в сухом состоянии в зависимости от средней температуры

Наименование материала теплоизоляционного слоя в конструкции	Предельная температура применения в 0С	Объемный вес слоя основного изоляционного материала в конструкции в кг/м3	Коэффициент теплопроводности в ккал/м ч град
1	2	3	4
Альфоль гофрированный	350	20-40	0,051+0,00022tср
Асбестовый шнур (ГОСТ 1799-55)	400	700-900	0,120+0,00020tср
Минераловатные прошивные изделия	600	240-250	0,046+0,00016tср
Минераловатные формованные изделия на
органических связках	300	175	0,044+0,00017tср
Минераловатные изд.на неорг. связках	600	350-400	0,063+0,00017tср
Пенобетонные изделия неавтоклавные	200	400	0,094+0,00026tср
Пенобетонные изделия автоклавные	200	400	0,090+0,00020tср
Совелитовые изделия марки 350	500	350	0,065+0,00016tср
То же, марки 400	500	400	0,067+0,00016tср
Вулканитовые изделия марки 350	600	350	0,067+0,00016tср
То же, марки 400	600	400	0,070+0,00016tср
Диатомовые изделия обожженные марки 500	900	500	0,100+0,00020tср
Керамика ячеистая в блоках	900	500	0,100+0,00025tср
Минеральная вата марки 150 в набивку под сетку на кольцах теплоизоляц. изделий	600	260	0,050+0,00016tср
Стекловатные прошивные изделия	300	200	0,036+0,00020tср
Штукатурный слой асбозуритовый, гипсовый	-	850-900	0,2 при 500С
Штукатурный слой из битумных паст, слой
из асфальтовых мастик	-	1150	0,25 при 500С
Штукатурный слой асбестоцементный	-	1600-1900	0,33 при 500С
Антикоррозийный слой изоловый или бризо			0,15-0,2 при
ловый	-	1000	500С

Таблица 14

Коэффициенты теплопроводности грунта на глубине 1,5 м при температуре +5⁰С

Характеристика грунтовых условий
Классификация по влажности	Вид грунта	Объемный вес сухой массы грунта в кг/м3	Расчетная абсолютная влажность грунта в %	Расчетная влажность грунта на стыке с изоляцией в %	Коэф. теплопроводности грунта с учетом его влажности в ккал/м ч град	Усредн. расч. коэф. тепло-проводности грунта в ккал/м ч град
Маловлажный	Глинистые и суглинки	1600 2000	5 5	0 0	0,75 1,5	1,5
	Пески и песчаные	1600 2000	5 3	0 0	0,95 1,58
	Крупнообломочные	2000	5	0	1,75
	Скальные	2400	1	0	2
Влажный	Глинистые и суглинки	1600 2000	20 10	10 2	1,5 2,2	2
	Пески и песчаные	1600 2000	15 5	14 4	1,65 1,75
	Крупнообломочные	2000	8	4	2,35
	Скальные	2400	3	1,5-2	3
Водонасыщенные	Глинистые и суглинки	1600 2000	23,8 11,5	23,8 1,5	1,6 2,3	2,5
	Пески и песчаные	1600 2000	23,8 11,5	23,8 11,5	2,1 2,9
	Крупнообломочные	2000	11,5	11,5	2,9
	Скальные	2400	3,3	3,3	4

Таблица 15

Нормы потерь тепла изолированными трубопроводами водяных тепловых сетей подземной прокладки, расположенными в непроходных каналах и бесканально

Наружный диаметр труб dнв мм	Обратная магистраль, =500С ql обр в ккал/м ч	Подающая магистраль, =950; =400; =650С ql под в ккал/м ч	Суммарные потери тепла при двухтрубной прокладке ql обр+ql под в ккал/м ч	Подающая магистраль, =1500 =700; =900С ql под в ккал/м ч	Суммарные потери тепла при двухтрубной прокладке ql обр+ql под в ккал/м ч	Подающая магистраль, =1800 =900; =1000С ql под в ккал/м ч	Суммарные потери тепла при двухтрубной прокладке ql обр+ql под в ккал/м ч
	Не более
32	20	25	45	32	52	38	58
57	25	31	56	40	65	47	72
76	29	35	64	45	74	53	82
89	31	38	69	49	80	57	88

Продолжение таблицы 15

108	34	42	76	54	88	62	96
159	42	52	94	65	107	75	117
219	51	62	113	79	130	91	142
273	60	72	132	90	150	103	163
325	68	81	149	100	168	115	183
377	76	-	-	107	183	126	202
426	82	-	-	121	203	137	219
478	91	-	-	132	223	150	241
529	101	-	-	142	243	160	261
630	114	-	-	163	277	184	298
720	125	-	-	181	306	202	327
820	141	-	-	200	341	223	364
920	155	-	-	218	373	244	399
1020	170	-	-	240	410	266	436
1220	199	-	-	280	479	309	508

ПОДБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ: КОМПЕНСАТОРОВ, НЕПОДВИЖНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОПОР, ТРУБОПРОВОДОВ:

РАСЧЕТ НА КОМПЕНСАЦИЮ ТЕПЛОВЫХ УДЛИНЕНИЙ УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА С П-ОБРАЗНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ:

Рис. 9. Общий вид П – образного компенсатора

Расчет производится для трубопроводов с определенным диаметром.

Участок трубопровода с симметричным П-образным компенсатором со сварными отводами.

L - расстояние между неподвижными опорами, м,

L_п - длина свободных плеч, м, определяется по формуле:

L_п = 40 d м;

d – диаметр трубопровода в м.

Размеры “П”- образного компенсатора принимаются равными Н и В, исходя из соотношений В/Н=1; 1,5; 2; 2,5, а Н=3; 3,5; 4 м.

1.Определяется приведенная длина осевой линии участка трубопровода по формуле:

L_пр = 2L_п + 2 Н + В, м (72)

2.Координаты упругого центра тяжести:

, м (73)

.

3.Центральный момент инерции относительно оси Х_о определим по формуле:

,м³ (74)

При этом у₀ должно быть менее 0,5Н.

4.Расчетное тепловое удлинение вдоль оси Х определяют по формуле:

(75)

(76)

где  = 0,5 - коэффициент, учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсаторов 50 % полного теплового удлинения при температуре теплоносителя менее 400 ºС.

Х - расчетное тепловое удлинение вдоль оси Х;

L – полное тепловое удлинение;

 - коэффициент линейного расширения, принимается равным ;

L – расстояние между неподвижными опорами.

(77)

t₀ - температура холодной пятидневки.

5.Сила упругой деформации определяется по формуле:

, кг см²/град (78)

Смотреть таблицу 17.

6.Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

, кгс м (79)

6.Изгибающее компенсационное напряжение на спинке компенсатора:

, кгс/мм², (80)

где W - момент сопротивления поперечного сечения стенки трубки, см таблица 16;

при этом σ^к_п должно быть менее 8-11 кгс/мм².

Изгибающие компенсационные напряжения на прямых участках:

, кгс/мм² (81)

Основные размеры труб

Табл.16

Условный проход Dу в мм	Наружный диаметр Dн в мм	Площадь в см2 Fв по Dв	Момент сопротивления поперечного сечения стенки трубы в см3 W при s
25	32	5,73	1,59
32	38	8,55	2,32
40	45	12,57	3,36
50	57	19,63	7,42
70	76	37,39	13,8
80	89	52,81	19,3
100	108	78,54	32,8
125	133	122,7	50,8
150	159	176,7	82
175	194	265,9	137
200	219	336,5	208
250	273	526,9	379
250 300	325	749,9	616
		740,2	687
350	377	1012	935
		1001	1031
400	426	1307	1204
		1282	1451
		1346	820
450	478	1706	1037
500	529	2099	1275
		2083	1479
600	630	2980	2110
		2961	2400
700	720	3915	2768
		3870	3529
800	820	5077	4103
900	920	6390	5810
1000	1020	7854	7934

Вспомогательные величины для вычисления Р_x, Р_y, и

при расчете труб без учета гибкости отводов

Табл. 17

Наружный диаметр трубы Dн в см	Толщина стенки трубы s в мм			Наружный диаметр трубы Dн в см	Толщина стенки трубы s в мм
3,2	2,5	0,0061		42,6	10	67,9
3,8	2,5	0,0106			11	74,2
4,5	2,5	0,0181			12	80,3
5,7	3,5	0,0506			13	86,4
7,6	3,5	0,126		47,8	5	49,9
8,9	3,5	0,206			6	59,5
10,8	4	0,425			7	68,9
13,3	4	0,809			8	78,3
15,9	4,5	1,56		52,9	6	80,9
19,4	5	3,18			7	93,9
21,9	6	5,47		52,9	8	106,7
27,3	7	12,4			9	119,3
32,5	8	21,0			10	131,8
	9	26,8		63	6	137,4
37,7	9	42,3			7	159,5
	10	46,6			8	181,5
42,6	5	35,2			9	203,2
	6	41,9			10	224,7
	7	48,5
	8	55,1
	9	61,6

РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА НЕПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ

Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: подвижные и неподвижные.

Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.

Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, реакций свободных опор и реакций компенсаторов температурных деформаций. Эти усилия, как правило, действуют с обеих сторон неподвижной опоры. В зависимости от направления их векторов усилия взаимно уравновешиваются (т. е. вычитаются) или суммируются.

Неподвижные опоры выполняются обычно из железобетона или стали. Если неподвижная опора установлена в камере, то усилие, воспринимаемое опорой, передается на вертикальные стойки, концы которых защемлены в основании и перекрытии камеры

Рисунок 10. Железобетонная щитовая неподвижная опора.

При расположении неподвижных опор между камерами, в непроходных каналах или при канальной прокладке удобны железобетонные щитовые опоры (рисунок). Такая опора представляет собой железобетонную плиту. Конструкция не требует солидных фундаментов, так как нагрузка от нее передается центрально.

Нагрузки на неподвижные опоры подразделяют на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные нагрузки определяют по формуле:

, кгс, (82)

где q – вес 1м трубопровода: вес трубы + изоляционная конструкция + вода, кгс/м;

l – пролёт между подвижными опорами, м.

Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры возникают под влиянием следующих сил: трения в опорах при тепловом удлинении трубопровода, прокладываемого в непроходных и полупроходных каналах, тоннелях и надземно; трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопроводов; упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при растяжке в холодном состоянии или при тепловом удлинении трубопровода; внутреннего давления при применении неуравновешенных сальниковых компенсаторов (разрезанные трубопроводы).

Горизонтальная осевая нагрузка на опору определяется по формулам см. приложение 1, табл. 1.

Силы трения в сальниковых компенсаторах определяют в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы и конструкции сальниковой набивки по формулам

, кгс (83)

, кгс (84)

где Р_с - сила трения в сальниковых компенсаторах, т.с.;

Р_раб – рабочее давление теплоносителя, определяется по пьезометрическому графику (наибольшее давление), кгс/см²;

l₂ – длина слоя набивки по оси сальникого компенсатора в см;

D₂ – наружный диаметр стакана сальникого компенсатора в см;

f – коэффициент трения набивки о металл принимают равным 0,15;

n – число болтов компенсатора;

f_н – площадь поперечного сечения, по номинальному диаметру стакана сальникового компенсатора d в см².

Площадь поперечного сечения набивки определяют по формуле

, см² (85)

где D₃ – внутренний диаметр корпуса сальникого компенсатора см. т. 1 прил. 1.

Расчетные схемы неподвижных опор см. таблицу 18.

Табл. 18

Продолжение табл. 18

Продолжение табл. 18

Продолжение табл. 18

РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ

При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки подвижных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок, а также дополнительных изгибающих напряжений. В этих теплопроводах трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка.

Нагрузки на подвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные и зависят от веса участка трубопровода, приходящегося на опору и типа опоры.

Вертикальную нагрузку определяют по формуле:

, кгс, (86)

где q – вес 1м трубопровода: вес трубы + изоляционная конструкция + вода, кгс/м;

l – пролёт между подвижными опорами, м.

Горизонтальные нагрузки возникают за счёт реакции трения опоры при её перемещении под влиянием теплового удлинения трубопроводов.

, кгс, (87)

где f – коэффициент трения подвижных опор, если тип опор: скользящие f=0,3.

Табл.19

Пролеты между подвижными опорами

Условный проход Dу ,мм	Пролет, м	Dу, мм	Пролет, м
80	3,5	250	7
100	4	300	8
125	4,5	350	8
150	5	400	8,5
175	6	450	9
200	6	500	10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА: ТИПОВЫХ КОТЛОВ, БАКОВ АККУМУЛЯТОРОВ, СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ

Рисунок 11: Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной.

1 - сетевые насосы; 2 - водогрейные котлы; 3 - рециркуляционные насосы; 4 - подогреватель химически очищенной воды; 5 - подогреватель сырой воды; 6 - вакуумный деаэратор: 7 - подпиточные насосы; 8 - насос сырой воды; 9 – химводо-подготовка; 10 - охладитель выпара; 11 - водоструйный эжектор; 12 - расходный бак рабочей воды; 13 – насосы рабочей воды; В1 - трубопровод водопроводной воды; В12 - трубопровод водопроводной воды после Na-катионирования I ступени; Т1 - трубопровод водопроводной воды подающий; Т2 - обратный; Т5 - трубопровод рабочей воды; Т94 - трубопровод водопроводной подпиточной воды; Т98 - трубопровод паровоздушной смеси.

Водогрейные котельные, принципиальная схема которых показана на рисунке, часто сооружаются во вновь застраиваемых районах, когда ввод в действие ЦОК или магистральных тепловых сетей отстает по времени от ввода в эксплуатацию теплоснабжаемых объектов в районе. После ввода в действие ЦОК и магистральных тепловых сетей эти котельные используются обычно в качестве резервных или пиковых источников теплоты. В данном курсовом проекте водогрейная котельная является единственным и основным источником тепла.

рис14.принципиальная схема работы ТЭЦ

Условные обозначения:

1. Пиковый водогрейный котел

2. Сырая вода

3. Паровой котел

4. Трубопровод острого пара

5. Конденсатор

6. Деаэратор

7. Основной теплофикационный подогреватель

8. Подпиточный насос

9. Сетевой насос

10. Конденсационный насос

11. Подающий водяной трубопровод

12. Питательный насос

13. Обратный водяной трубопровод

14. Вода от насосной станции

15. Циркуляционный насос

Подбор типовых котлов и сетевых подогревателей

1. Тепловой поток, вырабатываемый ЦОК:

Q = Q_o + Q_v + Q_hm, МВт (88)

Подбор сетевого подогревателя по [8] n.8.24

По производительности принимают к установке котлы со следующими техническими характеристиками:

Теплопроизводительность,MBт или Гкал/ч

Расход воды при номинальной нагрузке, т/ч

Гидравлическое сопротивление котла, кПа

Расход топлива, м³/ч или кг/ч

Масса, кг

Число водогрейных котлов выбирается из соотношения теплопроизводительности, рассчитанной по формуле и фактической теплопроизводительности. При выборе см. приложение 2, табл. 5.

Подбор баков-аккумуляторов

Баки-аккумуляторы подпиточной воды устанавливаются для выравнивания часовой неравномерности в потреблении горячей воды для нужд ГВС в открытой системе теплоснабжения.

При установке баков-аккумуляторов на территории теплоисточника всё оборудование котельной до баков (ХВО, деаэратор подпиточной воды, фильтры, подогреватели исходной воды, водогрейные котлы) рассчитывается по средней нагрузке ГВС, а после баков (подпиточные насосы) - по максимальной нагрузке.

Количество баков аккумуляторов принимается не менее 2, включённых параллельно. Их требуемая ёмкость определяется по формуле:

, м³; т.к. 1м³≈1т (89)

Подбирается два одинаковых по емкости бака ,м³.

Подбор сетевых насосов

Подбор сетевых и подпиточных насосов. Для подбора насосов следует знать, требуемые напор и производительность. Напор сетевых насосов Н_сн определяется как сумма потерь давления в установках источника тепла DН_ист, в подающем DН_d1 и обратном трубопроводах по трассе от источника тепла до наиболее удаленного потребителя (причем принимается DН_d1=DН_d2) и в системе потребителя DН_р.min. При отсутствии уточненных данных о потерях в центральном или индивидуальном тепловых пунктах величину потерь давления у потребителя в курсовом проекте можно принять равной потере давления на элеваторе для наиболее удаленного здания.

Таким образом:

,м.в.ст. (90)

Производительность рабочих сетевых насосов принимается равной расчетному расходу воды в теплосети. Для систем теплоснабжения производительность насосов определяется по формуле:

, т/ч (91)

Количество сетевых насосов должно приниматься равным не менее двух, из которых один является резервным. Если число рабочих сетевых насосов составляет 4 и более, резервный можно не устанавливать.

Принимается насос со следующими техническими характеристиками:

Подача, м³/ч

Напор, мПа или м.в.ст.

Масса, кг

Насос агрегируется электродвигателем со следующими техническими характеристиками:

Мощность, кВт

Частота вращения, об/мин

Масса, кг.

Подбор подпиточных насосов

Напор подпиточных насосов определяется из условия поддержания в водяных тепловых сетях статического давления ,работы насосов в летний период в качестве сетевых, по пьезометрическому графику и определяется по формуле:

Н_пн = Н_лет - отм.земли , м (92)

Производительность рабочих подпиточных насосов в теплосетях принимается равной:

, т/ч, (93)

где Q - нагрузка на ГВС в теплое время года;

Принимается насос со следующими техническими характеристиками:

Подача, м³/ч

Напор, м.вод.ст.

Мощность на валу, кВт

КПД, %

Масса, кг

Насос агрегируется электродвигателем со следующими техническими характеристиками:

Мощность, кВт

Частота вращения, об/мин

Масса, кг

ПОДБОР ДЭАЭРАТОРОВ

См. табл.6 прил.2 «Оборудование»