10. Расчет главной магистрали водяной тепловой сети
Гидравлический расчет тепловой сети.
Основная задача гидравлического расчета теплопроводов — определение диаметров труб и падения давления в них.
Потери давления в тепловой сети происходят из-за трения воды или пара о стенки трубопроводов и наличия местных сопротивлений.
Для прямолинейного участка теплопровода постоянного диаметра падение давления (Па)
p = pл(l + lэ), (58)
где pл — линейное падение давления на 1 м длины трубы (для магистральных теплопроводов pл = 60...80 Па/м, для ответвлений от главной магистрали pл = 200...300 Па/м); l — длина прямого участка трубопровода, м; lэ — условная дополнительная длина прямых труб, эквивалентная по падению давления местным сопротивлениям рассматриваемого участка, м.
Значение lэ находят по формуле
lэ = Σζ(d/λ), (59)
где Σζ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (приложение 4); d — внутренний диаметр трубы, м; λ. — коэффициент трения.
Коэффициент трения для стальных водопроводов можно определить по формуле С. Ф. Копьева
λ
=
0,014 /
. (60)
Внутренний диаметр теплопровода определяется по формуле
. (61)
Здесь Qm — расход теплоносителя – воды, т/ч, определяется по известному значению подачи сетевого насоса
(62)
где Фр.в — тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем – водой, кВт; ρо — плотность обратной воды [см. формулу (26)].
В двухтрубных сетях диаметры обеих труб принимают одинаковыми: не менее 50 мм для распределительных и 25 мм для ответвлений. В таблице 3 приведен сортамент труб для тепловых сетей.
3. Стальные электросварные трубы для тепловых сетей
-
Диаметр, мм
условного прохода*
наружный
внутренний
25
32
27
32
38
33
40
45
40
50
57
50
70
76
69
80
89
82
100
108
100
125
133
125
150
159
150
175
194
184
200
219
207
250
273
259
300
325
305
* Для стандартизации труб введен ряд предпочтительных чисел (15, 20, 25 и т.д.), так называемых диаметров условного прохода (мм), близких по значениям внутренним диаметрам труб.
Пример 1. Определить диаметры труб и потери давления в двухтрубной водяной тепловой сети длиной 400 м, через которую проходит тепловой поток 1050 кВт для отопления зданий. Расчетные температуры теплоносителя: tп = 95 ºС; tо = 70 ºС. Тепломагистраль имеет три П-образных компенсатора, две задвижки и три гнутых отвода R = 2d.
Решение. Расход теплоносителя определяем по формуле (62)
т/ч.
Принимаем удельное падение давления pл = 70 Па/м, а по приложению 5 находим среднюю плотность теплоносителя ρ = 970 кг/м3. Тогда по формуле (61) расчетный диаметр труб
d = 0,263•360,38/(970•70)0,19 = 0,124 м.
По данным таблицы 3 принимаем трубы, внутренний диаметр которых d = 125 мм ближе всего к расчетному.
По выражению (60) вычисляем коэффициент трения
λ
= 0,014/
=
0,0235.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений для одной трубы тепловой сети (по, приложению 4)
Σζ = 3•1,7 + 2•0,5+3•0,7 =8,2.
Эквивалентную длину местных сопротивлений находим по формуле (59)
lэ = 8,2•0,125/0,0235 = 43,6 м.
Общее падение давления в подающем и обратном теплопроводах по формуле (58)
р = 2•(400 + 43,6)•70 = 62 104 Па = 62,1 кПа.
Тепловой расчет сети.
Тепловой изоляцией покрывают трубопроводы, арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы тепловых сетей независимо от температуры теплоносителя и способов прокладки.
Цель теплового расчета сетей - определение толщины тепловой изоляции и падения температуры теплоносителя на данном участке трассы.
Толщину теплоизоляционного слоя определяют по нормам удельных потерь теплоты (табл. 4). При этом толщина изоляции трубопровода данного диаметра условного прохода не должна превышать предельного значения указанного в приложении 7.
При подземной прокладке двухтрубной тепловой сети в непроходных каналах тепловые потоки от каждого трубопровода нагревают воздух в канале, затем тепловой поток через стенки канала рассеивается в грунте.
Общее тепловое сопротивление сети, Вт/(м • ºС)
R = Rи + Rк. (63)
Здесь Rи — сопротивление теплопроводности тепловой изоляции.