3.3 Гидравлический расчет и пьезометрический график тепловой сети

Основной задачей гидравлического расчета является оптимальный выбор диа­метров трубопроводов и определение потерь давления в тепловых сетях. В соответст­вии с генпланом и исходными данными составляется расчетная схема тепловых сетей, за концевые точки которой условно принимаются центры кварталов (микрорайонов) и промузла [15]. На стадии курсового проектирования можно не учитывать необходи­мость в секционирующих задвижках на магистральных трубопроводах (через 1-3 км) и блокировочных перемычках между магистралями (через 1-3 км).

На расчетной схеме, вычерченной в масштабе, для каждого участка проставля­ются длина, расчетный расход теплоносителя и диаметр трубопроводов (рис. 3.1).

Расход пара отпускаемого производственно-технологическим потребителям П, задан, а расчетные расходы сетевой воды (кг/с) рассчитываются по формулам [3]:

- на отопление

кг/с [3.47.]

- на вентиляцию

кг/с [3.48]

- на горячее водоснабжение в СТЗ

кг/с [3.49.]

- суммарный

кг/с [3.50]

где ,- температура прямой сетевой воды и воды после подогревателя ГВС в точке излома температурного графика,

c ‑ удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг °С)

k_з – коэффициент учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС при регулировании смешанной нагрузки по нагрузке отопления.

Расчетные расходы сетевой воды на пром. предприятие

- на отопление-вентиляцию

кг/с

- на горячее водоснабжение

кг/с

- суммарный

кг/с

Расчетный расход сетевой воды в неотопительный период

кг/с [3.51]

G_г^max – максимальный расход воды на ГВС коммунально-бытовых потребителей

G = 2,4 G = 2,4·414,2 = 994,08 кг/с = 3578,7 т/ч

Гидравлический расчет удобно производить с помощью специальных таблиц или номограмм. Доля потерь дав­ления в местных сопротивлениях составляет α_м=0,25-0,35.

Расчет целесообразно вести в табличной форме отдельно для расчетной магистрали (от источника до наиболее удаленного потребителя) и от­ветвлений. Удельные потери давления R_л в водяных тепловых сетях определяются на основании технико-экономических расчетов. Допускается выбор диа­метров трубопроводов водяных тепловых сетей при R_л 80 Па/м в расчетной магист­рали и R_л 300 Па/м в ответвлениях. В паровых сетях скорость пара должна быть ниже допустимых значений: перегретый пар - 50 м/с при Dу200 мм и 80 м/с при Dу > 200 мм, насыщенный пар - соответственно 35 и 60 м/с.

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график водяной теплосети и конденсатопровода. Пьезометрический график строится для отопительного и неотопительного периодов.

Максимальный расход сетевой воды в неотопительный период

кг/с = 5187,6 т/ч [3.53.]

Таблица 3.10. Гидравлический расчет

№ уч.	Расход воды (пара) G, кг/с	Длина участка L, м	Диаметр (внутр./ нар.) d, мм	Удельное падение давления Rл,Па/м	Скорость воды (пара), W, м/с	Потери давления , Па	Потери напора, ΔН, м.в.ст.*.
Расчетная магистраль
3	2205	820	1194	23	2,0	23575	2,4
5	1323	2620	996	19	1,5	62225	6,3
8	882	1200	900	18	1,3	27000	2,7
11	441	1200	700	17	1,3	25500	2,6
12	220,5	520	509	21	1,2	13650	1,4
Ответвления
1	110	800	900	80	68	80000	8,1
2	88	1080	259	153	1,7	206550	21
4	882	1780	700	68	2,5	151300	15,4
6	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
7	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
9	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
10	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
13	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
14	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
15	661,5	1200	612	75	2,4	112500	11,4
16	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
17	441	1200	462	150	2,7	225000	22,9
18	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3
19	220,5	520	359	140	2,3	91000	9,3

* - 1 м.в.ст.=9,81·10³ Па

Для построения пьезометрического графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1:10000. Построим, используя горизонтали и длины участков, продольные профили главной магистрали и ответвлений.

При построении пьезометрического графика учитывается возможность применения рациональных схем присоединения потребителей к тепловым сетям. Статическое давление не должно превышать допустимое по условиям прочности оборудования теплопотребляющих систем, но на 0,05 МПа должно быть больше высоты потребителя с наибольшей геодезической отметкой. В противном случае предусматриваются независимые схемы присоединения потребителей и деление тепловых сетей на независимые зоны.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые принимаются равными 15,4 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала № 7. Располагаемый напор принят равным 35 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СD. Превышение точки D по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 15,4 метров.

Далее строим линию DЕ – линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения «оголения», «раздавливания» и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода.

Потери напора в подающем и обратном трубопроводах при суммарных расходах сетевой воды , отличных от расчетного, пересчитываются пропорционально квадрату расходов сетевой воды, т.е.

[3.54.]

Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим пьезометрический график для неотопительного периода (А В’С’D’Е’). После построения пьезометрических графиков следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов.

По пьезометрическому графику осуществляется выбор требуемых напоров сетевых и подпиточных насосов. Напор сетевых насосов принимается равным сумме потерь напора в теплоподготовительной установке источника, в подающем и обратном трубопроводах расчетной магистрали и теплопотребляющих системах. Производительность сетевых насосов выбирается по суммарному расчетному расходу воды в СТЗ. Напор подпиточных насосов выбирается по статическому давлению системы, а производительность - по сумме максимального водоразбора и утечки в СТЗ (0,75% от объёма воды в системе, равного 65 м³/МВт).

Для закрытой системы теплоснабжения подберем сетевые и подпиточные насосы.

Требуемый напор сетевого насоса H_сн= 76 м

Требуемая подачу сетевого насоса G_сн для закрытой системы, т/ч.

G_сн= 2205 кг/с= 7938 т/ч [3.55.]

По приложению принимаем к установке три рабочих насоса типа Д4000-95 (один резервный), обеспечивающие суммарную подачу 12000 т/ч.

Для подбора подпиточного насоса определим его напор H_пн, напор подпиточных насосов в СТЗ выбирается по статическому давлению системы H_ст= 45 м

H_пн = 45 м

Определим подачу насоса

G_пн = G_ут+G_hmax [3.57.]

Величина утечки при удельном объеме 65 м³ на 1 МВт тепловой мощности системы составит:

G_ут= 0,0075 V_сист= 0,0075 65  Q = 0,0075 65  713 = 347,6 т/ч [3.58.]

Требуемая подача подпиточного насоса G_пн составит

G_пн= G_ут + G_hmax= 347,6 + 3578,7= 3926,3 т/ч [3.59.]

По приложению принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы Д2500-45 обеспечивающие требуемые параметры с КПД 85%.

В предлагаемых к установке на ТЭЦ типах турбин типа Т и ПТ применяются подогреватели типа ПСТ с расчетным давлением воды 0,88 МПа.

В заключение необходимо выбрать количество и объем центральных баков-аккумуляторов (БА) в СТЗ. В СТЗ с тепловой мощностью 100 МВт и более предусматривается установка баков (не менее двух) запаса химически очищенной и деаэрированной подпиточной воды, ёмкость которых должна составлять 3 % объёма воды в СТ, т.е. 1,4 тыс. м³. Обычно на ТЭЦ устанавливаются баки емкостью по 1; 5 и 10 тыс. м³. Значит, устанавливаем два бака запаса химически очищенной и деаэрированной подпиточной воды емкостью 1000 м³.