7 Гидравлический и тепловой расчет тепловых сетей

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов. Гидравлический расчет выполняется, как правило, в 2 этапа:

Этап 1. Разработка расчетной схемы тепловых сетей.

На расчетной схеме проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, затем по ответвлениям), расходы теплоносителя в кг/с или в т/ч, длины участков в метрах. Главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. При неизвестном располагаемом перепаде давления в начале теплотрассы, удельные потери давления R следует принимать:

а) на участках главной магистрали 20 - 40, но не более 80 Па/м;

б) на ответвлениях - по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.

Этап 2. Определение полных потерь давления на каждом участке трубопровода.

Полные потери давления Р складываются из потерь давления на трениеи потерь давления в местных сопротивленияхР_м

(49)

Потери давления на трение определяют по формуле

(50)

где R - удельные потери давления, Па/м, определяемые по формуле

, (51)

здесь - коэффициент гидравлического трения;

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

 - плотность теплоносителя, кг/м³;

 - скорость движения теплоносителя, м/c;

L - длина трубопровода, м.

Потери давления в местных сопротивлениях Р_мопределяют по формуле

(52)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Потери давления в местных сопротивлениях могут быть также определены по следующей формуле

Р_мR L_э,(53)

здесь L_э- эквивалентная длина местных сопротивлений, которую определяют по формуле

(54)

Гидравлический расчет выполняют по таблицам и номограммам, представленным в приложении. Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления R, определяют:

• диаметры трубопроводов d_нS (см. приложение №12)

• фактические удельные потери давления R, Па/м;

• скорость движения теплоносителя , м/с.

Условный проход труб, независимо от расчетного расхода теплоносителя не должен превышать в тепловых сетях 32 мм. Скорость движения теплоносителя (воды) не должна превышать 3,5 м/с.

Определив диаметры трубопроводов, находят:

• количество компенсаторов на участках

• местные сопротивления

Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле (52), либо, по формуле (53). Затем, определив полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине, выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей).

Увязку потерь давления выполняют подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна превышать 10 %. При невозможности полностью увязать диаметрами, излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами потребителей.

При известном располагаемом давлении Р_рдля всей сети, а также для ответвлений, предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления R_m, Па/м

(55)

где L - суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в которой используется величинаР_р;

 - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях (принимается по приложению №11).

Таблицы и номограммы гидравлического расчета, приведенные в литературе [5,6,7], составлены для эквивалентной шероховатости труб К_э = 0.5 мм. При расчете трубопроводов с другой шероховатостью к значениям удельных потерь давления R следует принимать поправочный коэффициент[6 табл. 4.14]. Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, как правило, принимаются одинаковыми.

Гидравлический расчет конденсатопровода выполняется по тем же пунктам, что и расчет трубопроводов водяных тепловых сетей. Тепловой расчет паропровода, проводимого к промышленному предприятию, как правило, ничем не отличается от обычного гидравлического расчета. Тепловой расчет паропровода можно выполнить по следующим пунктам:

1. По известному расходу пара определяется диаметр паропровода по формуле

(56)

В большинстве расчетов удельное падение давления лежит в пределах 180 – 220 Па/м.

_п = 6,25 кг/м³ – плотность пара при t = 230 °С.

Полученное значение диаметра d уточняется по ГОСТ 8731-74.

2. Уточняется значение удельного падения давления

(57)

3. Потери температуры по длине паропровода

(58)

где q_l = 353 Вт/м – нормы тепловых потерь для паропровода при t_п = 230 °С;

l – длина паропровода;

 = 0,2 – коэффициент местных потерь;

с_р = 2449 кДж/(кг°С) – теплоемкость пара.

4. Давление в конце паропровода

(59)

где  = - доля местных сопротивлений;

Р₁ – давление пара у источника;

Т_ср = – средняя температура пара по длине паропровода;

5. Падение давления пара

Р = Р₁ – Р₂ (60)

6. Потери напора (61)