Гидравлический расчет.
Гидравлический расчет – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.
При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:
Определение диаметров трубопроводов;
Определение падения давления (напора);
Определение падения давления (напора) в различных точках сети;
Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:
Для определения капиталовложений, расхода металла и основного объема работ по сооружения тепловой сети;
Установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;
Выяснение условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;
Выбора средств авторегулирования в тепловой сети;
Разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Прежде всего, необходимо вычертить на ватманской бумаге генплан района города, затем нанести на план ТЭЦ и тепловую сеть с попарными ответвлениями к микрорайонам.
Подбор диаметров труб участков магистрали
и ответвления при предварительном
гидравлическом расчете произведен в
зависимости от расходов воды и удельных
падений напоров. Потери напора в местных
сопротивлениях при предварительном
расчете учитывают коэффициентом местных
потерь 
.
Предварительный гидравлический расчет
начинают от первого к источнику теплоты
участка и сводят в таблицу 10.
При окончательном расчете, когда известны диаметры трубопроводов и все местные сопротивления, падение давления в местных сопротивлениях находят по сумме коэффициентов местных сопротивлений или суммарной их эквивалентной длине.
Гидравлический расчет открытых систем теплоснабжения для зимнего периода выполняют для двух режимов: 1) при отсутствии водоразбора на горячее водоснабжение, когда расчетные расходы теплоносителя, а, следовательно, и потери давления в подающем и обратном теплопроводах будут равными (расчет производят только для подающего теплопровода); 2) при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из обратного теплопровода (расчет выполняют для подающего и обратного теплопровода).
Предварительный и окончательный расчеты
можно совместить. При этом расчет
производят в следующей последовательности:
выбирают на трассе тепловых сетей
расчетную магистраль, как правило,
наиболее протяженную и загруженную,
соединяющую источник теплоты с дальними
потребителями; разбивают тепловую сеть
на расчетные участки, определяют
расчетные расходы теплоносителя 
и измеряют по генплану длину участков;
задавшись удельными потерями давления
на трение в магистрали R
(
)
и ответвлении не более 
,
исходя из расходов теплоносителя на
участках, по таблицам или номограммам,
составленным для труб с коэффициентом
эквивалентной шероховатости 
,
находят диаметр теплопровода,
действительные удельные потери давления
на трение и скорость движения теплоносителя,
которая должна быть не более 
.
Определив диаметры расчетных участков
тепловой сети, разрабатывают монтажную
схему теплопроводов, размещая по трассе
запорную арматура, неподвижные опоры,
компенсаторы. По монтажной схеме
устанавливают местные сопротивления
на расчетных участках, находят сумму
коэффициентов местных сопротивлений
и эквивалентную длину l,
местных сопротивлений.
Приведенную длину 
расчетного участка тепловой сети
определяют как сумму 
.
Потери давления на расчетных участках
тепловой сети находят как 
.
Далее вычисляют суммарные потери давления в подающем теплопроводе расчетной магистрали, ответвления и другие магистрали рассчитывают по располагаемому перепаду давлений в точке присоединения ответвлений к расчетной магистрали. При этом невязка между потерями давления в ответвлениях и располагаемым давлением не должна превышать 10%. Когда невозможно уравнять потери давления в рассчитываемых магистралях избыточное давление гасится на абонентских вводах диафрагмой.
Таблица 10. Предварительный гидравлический расчет.
Номер участка |
Расход |
Труба |
L участка, м |
α |
|
|
|
Суммарные потери |
||
Режим отсутствия водоразбора |
||||||||||
Основная магистраль |
||||||||||
1 |
87 |
219×6 |
300 |
0.2 |
32.00 |
0.75 |
11520 |
11.52 |
|
|
2 |
146 |
273×7 |
160 |
0.2 |
27.66 |
0.81 |
5310.72 |
5.31 |
16.83 |
|
3 |
339 |
325×8 |
1300 |
0.2 |
56.26 |
1.28 |
87765.6 |
87.77 |
104.6 |
|
4 |
682 |
426×7 |
975 |
0.2 |
49.64 |
1.44 |
58078.8 |
58.08 |
162.68 |
|
5 |
959 |
478×7 |
1030 |
0.2 |
67.96 |
1.66 |
83998.56 |
84.00 |
246.68 |
|
Ответвление |
||||||||||
6 |
64 |
159×4.5 |
325 |
0.2 |
94.86 |
1.05 |
36995.4 |
37.00 |
|
|
7 |
88 |
159×4.5 |
140 |
0.2 |
179.52 |
1.45 |
30159.36 |
30.16 |
67.16 |
|
8 |
222 |
219×6 |
350 |
0.2 |
208.76 |
1.92 |
87679.2 |
87.68 |
154.84 |
|
Режим водоразбора |
||||||||||
Основная магистраль |
||||||||||
1 |
59 |
219×6 |
300 |
0.2 |
14.72 |
0.51 |
4564.4 |
4.56 |
|
|
2 |
118 |
273×7 |
160 |
0.2 |
18.11 |
0.65 |
3477.12 |
3.48 |
8.04 |
|
3 |
268 |
325×8 |
1300 |
0.2 |
36.85 |
1.03 |
57486 |
57.49 |
65.53 |
|
4 |
549 |
426×7 |
975 |
0.2 |
34.11 |
1.20 |
39908.7 |
39.91 |
105.44 |
|
5 |
828 |
478×7 |
1030 |
0.2 |
50.66 |
1.42 |
62615.76 |
62.62 |
168.06 |
|
Ответвление |
||||||||||
6 |
32 |
159×4.5 |
325 |
0.2 |
23.74 |
0.53 |
9258.6 |
9.26 |
|
|
7 |
62 |
159×4.5 |
140 |
0.2 |
88.98 |
1.02 |
14948.64 |
14.95 |
24.21 |
|
8 |
91 |
219×6 |
350 |
0.2 |
35.02 |
0.79 |
14708.4 |
14.71 |
38.92 |
|
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению допускается в пределах 10% и определяется по формуле:
Таблица 11.
Номер участка |
|
|
Местное сопротивление |
Коэффициент местных сопротивлений |
|
ξ |
∑ξ |
||||
Основная магистраль |
|||||
1 |
200 |
8.5 |
Тройник на проход |
|
|
Задвижка |
|
||||
Компенсатор П-образный со сварными отводами |
|
||||
Отвод сварной двухшовный под углом 900 |
|
||||
2 |
250 |
11.2 |
Тройник на ответвление |
|
|
Тройник на проход |
|
||||
Задвижка |
|
||||
Компенсатор П-образный со сварными отводами |
|
||||
Сужение |
|
||||
3 |
300 |
14.0 |
Тройник на проход |
|
|
Сужение |
|
||||
Отвод сварной двухшовный под углом 900 |
|
||||
Задвижка |
|
||||
Компенсатор сальниковый |
|
||||
4 |
400 |
20.2 |
Тройник на проход |
|
|
Сужение |
|
||||
Задвижка |
|
||||
Сальниковый компенсатор |
|
||||
5 |
450 |
23.4 |
Задвижка |
|
|
Компенсатор сальниковый |
|
||||
Отвод сварной двухшовный под углом 900 |
|
||||
Ответвление |
|||||
6 |
150 |
5.7 |
Тройник на проход |
|
|
Задвижка |
|
||||
Компенсатор П-образный со сварными отводами |
|
||||
Отвод сварной двухшовный под углом 900 |
|
||||
7 |
150 |
5.7 |
Тройник на ответвление |
|
|
Задвижка |
|
||||
Тройник на проход |
|
||||
Сужение |
|
||||
Компенсатор П-образный со сварными отводами |
|
||||
8 |
200 |
8.5 |
Тройник на ответвление |
|
|
Сужение |
|
||||
Задвижка |
|
||||
Компенсатор сальниковый |
|
||||
,
мм
,
м
После предварительного расчета производят окончательный гидравлический расчет, при котором потери напора в местных сопротивлениях определяют более точным способом на основе эквивалентных длин фактических узлов местных сопротивлений. Для этого вычерчивают в две линии монтажную схему главной линии и ответвления с нанесением неподвижных опор, секционирующих задвижек, компенсаторов, переходов, перемычек, спускников и воздушников, теплокамер, смотровых колодцев.
По выполненной монтажной схеме определяют эквивалентные длины узлов местных сопротивлений и заносят в табл.11.
В окончательном гидравлическом расчете по уточненным эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам. Результаты окончательного гидравлического расчета сводят в табл.12.
Таблица 12. Уточненный гидравлический расчет.
№ участка |
Расход |
Труба |
L участка, м |
ξ |
|
|
|
Суммарные потери, кПа |
|
Режим отсутствия водоразбора |
|||||||||
Основная магистраль |
|||||||||
1 |
87 |
219×6 |
300 |
12.5 |
32.00 |
106.25 |
13000 |
13.00 |
|
2 |
146 |
273×7 |
160 |
8.9 |
27.66 |
99.68 |
7182.75 |
7.18 |
20.18 |
3 |
339 |
325×8 |
1300 |
6.0 |
56.26 |
84 |
77863.84 |
77.86 |
98.04 |
4 |
682 |
426×7 |
975 |
3.9 |
49.64 |
78.78 |
52309.64 |
52.31 |
150.35 |
5 |
959 |
478×7 |
1030 |
9.5 |
67.96 |
222.3 |
85106.31 |
85.11 |
235.46 |
Ответвление |
|||||||||
6 |
64 |
159×4.5 |
325 |
12.5 |
94.86 |
71.25 |
37588.28 |
37.59 |
|
7 |
88 |
159×4.5 |
140 |
8.9 |
179.52 |
50.73 |
34239.85 |
34.24 |
71.83 |
8 |
222 |
219×6 |
350 |
3.5 |
208.76 |
29.75 |
79276.61 |
79.28 |
151.11 |
Режим водоразбора |
|||||||||
Основная магистраль |
|||||||||
1 |
59 |
219×6 |
300 |
12.5 |
14.72 |
106.25 |
5980.00 |
5.98 |
|
2 |
118 |
273×7 |
160 |
8.9 |
18.11 |
99.68 |
4702.80 |
4.70 |
10.68 |
3 |
268 |
325×8 |
1300 |
6.0 |
36.85 |
84 |
51000.40 |
51.00 |
61.68 |
4 |
549 |
426×7 |
975 |
3.9 |
34.11 |
78.78 |
35944.44 |
35.94 |
97.62 |
5 |
828 |
478×7 |
1030 |
9.5 |
50.66 |
222.3 |
63441.52 |
63.44 |
161.06 |
Ответвление |
|||||||||
6 |
32 |
159×4.5 |
325 |
12.5 |
23.74 |
71.25 |
9406.98 |
9.41 |
|
7 |
62 |
159×4.5 |
140 |
8.9 |
88.98 |
50.73 |
16974.16 |
16.97 |
26.38 |
8 |
91 |
219×6 |
350 |
3.5 |
35.02 |
29.75 |
13298.85 |
13.30 |
39.68 |
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению допускается в пределах 10% и определяется по формуле:
