Расчет магистрали тепловой сети
Целью гидравлического расчёта является определение диаметра трубопровода тепловой сети; скорости движения теплоносителя; давлений в различных точках и потерь давления на участках тепловой сети и по всей трассе.
Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполняется для подающего теплопровода, а диаметры обратного теплопровода и падение давлений в нем принимаются такими же, как и в подающем.
Гидравлический расчет производится в следующей последовательности:
выбирается магистраль, то есть направление от одного из потребителей, характеризующегося наименьшим удельным падением давления (самого удалённого) до источника тепла;
тепловая сеть разбивается на расчётные участки (расчётный участок – часть тепловой сети, расход теплоносителя на протяжении которой постоянен), с указанием расчетного расхода теплоносителя на данном участке и длины участка по плану;
задаются удельным падением давления в основной магистрали в пределах 30-80 Па/м, в ответвлениях – не более 300 Па/м;
исходя из расходов теплоносителя на участках, по таблицам [2], составленным для труб с коэффициентом шероховатости Кэ=0,5мм, находим диаметр теплопровода, действительные удельные потери давления на трение и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 3,5 м/с.
Расчетная схема тепловой сети приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Расчетная схема тепловой сети
Предварительный расчет магистрали
Определяем приведенную длину каждого участка трубопровода:
(4.2.1)
где l – длина участка трубопровода по плану, м;
lэкв. – эквивалентная местным сопротивлениям длина, м. Для предварительного расчета принимаем lэкв.=0,3· l.
Исходя
из заданных расходов теплоносителя по
участкам магистрали, по справочным
данным выбираем диаметры трубопроводов.
Диаметры выбираются таким образом,
чтобы удельные потери давления
при данном расходе лежали в пределах
30÷80 Па/м.
Далее, по известным удельным потерям давления, рассчитываем потери давления на участках:
(4.2.2)
Определяем суммарные потери до источника теплоты.
Таблица 4.2.1 – Предварительный расчет магистрального трубопровода
|
№ участка |
Расход воды G |
Размеры труб, мм |
Длина участка, м |
Скорость движения воды на участке w, м/с |
Потери давления |
Суммарные потери от источника теплоты | |||||||||
|
т/ч |
кг/с |
условный диаметр dу |
наружный диаметр dнхS |
По плану l |
эквивалентная местным сопротивлениям, lэкв |
приведенная, lпр=l+lэкв |
удельные на трение ∆P/l, Па/м |
На участке ∆P, Па |
давления кПа |
напора, м | |||||
|
1 |
1,162 |
0,32 |
40 |
45х2,5 |
52,6 |
15,8 |
68,3 |
0,28 |
37,95 |
2593,0 |
2,593 |
0,259 | |||
|
2 |
2,325 |
0,65 |
50 |
57х3,5 |
119,3 |
35,8 |
155,1 |
0,34 |
41,89 |
6496,2 |
6,496 |
0,650 | |||
|
3 |
23,248 |
6,46 |
125 |
133х4,0 |
47,0 |
14,1 |
61,1 |
0,54 |
32,08 |
1960,1 |
1,960 |
0,196 | |||
|
4 |
46,060 |
12,79 |
150 |
159х4,5 |
47,0 |
14,1 |
61,1 |
0,76 |
48,95 |
2990,8 |
2,991 |
0,299 | |||
|
5 |
66,983 |
18,61 |
200 |
219х6,0 |
38,8 |
11,6 |
50,5 |
0,59 |
19,52 |
985,1 |
0,985 |
0,099 | |||
|
6 |
117,800 |
32,72 |
200 |
219х6,0 |
22,3 |
6,7 |
29,0 |
1,03 |
60,92 |
1766,9 |
1,767 |
0,177 | |||
|
7 |
152,878 |
42,47 |
250 |
273х7,0 |
90,7 |
27,2 |
117,9 |
0,88 |
33,26 |
3920,0 |
3,920 |
0,392 | |||
|
8 |
195,628 |
54,34 |
250 |
273х7,0 |
81,4 |
24,4 |
105,9 |
1,1 |
51,99 |
5504,3 |
5,504 |
0,550 | |||
Уточненный расчет магистрали
Исходя из выбранных ранее диаметров трубопроводов, по справочным данным определяем эквивалентные местным сопротивлениям длины для каждого участка магистрали.
Эквивалентные длины по участкам сведены в таблицу 4.2.2.
Таблица 4.2.2 – Расчет эквивалентных длин основной магистрали
|
№ участка |
dн, мм |
Местные сопротивления |
Эквивалентная длина местного сопротивления, lэкв, м |
Эквивалентная длина местного сопротивления, суммарная по участку, lэкв, м |
|
1 |
45 |
Компенсатор П-образный (1шт.) |
5,2 |
5,85 |
|
Задвижка (1шт.) |
0,65 | |||
|
2 |
57 |
Тройник при разделении потока на проход (1шт.) |
1,3 |
11,7 |
|
Компенсатор П-образный (2шт.) |
10,4 | |||
|
3 |
133 |
Тройник при разделении потока на проход (1шт.) |
4,4 |
16,9 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
12,5 | |||
|
4 |
159 |
Тройник при разделении потока на проход (2шт.) |
11,2 |
26,6 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
15,4 | |||
|
5 |
219 |
Тройник при разделении потока на проход (1шт.) |
8,4 |
31,8 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
23,4 | |||
|
6 |
219 |
Тройник при разделении потока на проход (2шт.) |
16,8 |
40,2 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
23,4 | |||
|
7 |
273 |
Тройник при разделении потока на проход (1шт.) |
11,1 |
39,1 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
28 | |||
|
8 |
273 |
Тройник при разделении потока на ответвление (2шт.) |
33,4 |
60,13 |
|
Компенсатор П-образный (1шт.) |
23,4 | |||
|
Задвижка (1шт.) |
3,33 |
С учетом рассчитанных эквивалентных местным сопротивлениям длин, пересчитываем параметры магистрального трубопровода. Результаты расчета сводим в таблицу 4.2.3.
Таблица 4.2.3 – Уточненный расчет магистрального трубопровода
|
№ участка |
Расход воды G |
Размеры труб, мм |
Длина участка, м |
Скорость движения воды на участке w, м/с |
Потери давления |
Суммарные потери от источника теплоты | ||||||
|
т/ч |
кг/с |
условный диаметр dу |
наружный диаметр dнхS |
По плану l |
эквивалентная местным сопротивлениям, lэкв |
приведенная, lпр=l+lэкв |
удельные на трение ∆P/l, Па/м |
На участке ∆P, Па |
давления кПа |
напора, м | ||
|
1 |
1,162 |
0,32 |
40 |
45х2,5 |
52,56 |
5,85 |
58,41 |
0,28 |
37,95 |
2216,7 |
2,217 |
0,222 |
|
2 |
2,325 |
0,65 |
50 |
57х3,5 |
119,29 |
11,70 |
130,99 |
0,34 |
41,89 |
5487,2 |
5,487 |
0,549 |
|
3 |
23,248 |
6,46 |
125 |
133х4,0 |
47,00 |
16,90 |
63,90 |
0,54 |
32,08 |
2049,9 |
2,050 |
0,205 |
|
4 |
46,060 |
12,79 |
150 |
159х4,5 |
47,00 |
26,60 |
73,60 |
0,76 |
48,95 |
3602,7 |
3,603 |
0,360 |
|
5 |
66,983 |
18,61 |
200 |
219х6,0 |
38,82 |
31,80 |
70,62 |
0,59 |
19,52 |
1378,5 |
1,379 |
0,138 |
|
6 |
117,800 |
32,72 |
200 |
219х6,0 |
22,31 |
40,20 |
62,51 |
1,03 |
60,92 |
3808,1 |
3,808 |
0,381 |
|
7 |
152,878 |
42,47 |
250 |
273х7,0 |
90,66 |
39,10 |
129,76 |
0,88 |
33,26 |
4315,8 |
4,316 |
0,432 |
|
8 |
195,628 |
54,34 |
250 |
273х7,0 |
81,44 |
60,13 |
141,57 |
1,1 |
51,99 |
7360,2 |
7,360 |
0,736 |