Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

 

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров теплопроводов, давления в различных точках сети и по­терь давления на участках. Последние устанавливают методом удельных потерь давления на трение и приведенных длин. Удельные потери давления на трение должны определяться на основании технико-экономических расчетов.

В курсовом проекте, когда располагаемый перепад давления в тепловой сети не задан, удельные потери давления в магистральных трубопроводах следует принимать в пределах 30 – 80 Па/м, для ответвлений – по располагаемому давлению, но не более 300 Па/м. Если известно располагаемое давление в тепловых сетях, расчет выполняют в два этапа (предварительный и окончательный расчеты).

При предварительном расчете потери давления в местных сопротивлениях определяют, задаваясь долей от потерь давления по длине а₁, которая может быть принята по [4, прил.5] или найдена по формуле проф. Б.Л. Шифринсона:

 

, (4.34)

где G_d – расход сетевой воды на головном участке теплопровода, кг/с.

При окончательном расчете, когда известны диаметры теплопроводов и все местные сопротивления, падение давления в местных сопротивлениях находят по сумме коэффициентов местных сопротивлений или суммарной эквивалентной длине местных сопротивлений.

Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполняется для подающего теплопровода, принимая диаметр обратного теплопровода и падение давления в нем такими же, как и в подающем.

Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производят для зимнего и летнего режимов, а также для аварийного режима в зимний период.

Гидравлический расчет открытой системы 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 теплопроводов).

Предварительный и окончательный расчеты можно совместить. При этом расчет производят в следующей последовательности:

– на трассе тепловых сетей выбирают расчетную магистраль, как правило, наиболее протяженную и загруженную, соединяющую источник теплоты с дальними потребителями;

– разбивают тепловую сеть на расчетные участки, определяют, согласно настоящему разделу 4.5, расчетные расходы теплоносителя G_d и измеряют длину участков по генплану;

– задавшись удельными потерями давления на трение R (30 –
80 Па/м), исходя из расходов теплоносителя на участках, по таблицам или номограммам, составленным для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости К_е = 0, 5 мм, находят диаметр теплопровода, действительные удельные потери давления на трение и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 3, 5 м/с, диаметр труб независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься не менее 32 мм, а для циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения – не менее 25 мм;

– если задан располагаемый перепад давления по всей сети
Δ Р (Па), определяют средние удельные потери давления (Па/м):

 

, (4.35)

где – суммарная протяженность расчетной магистрали, м;

a₁ – доля от потерь давления по длине.

Затем, по R_m принимают диаметры теплопроводов, находят действительные удельные потери давления и скорость теплоносителя.

Определив диаметры расчетных участков тепловой сети, разрабатывают монтажную схему теплопроводов, размещая по трассе запорную арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы (рис. 4.5, 4.6).

По монтажной схеме устанавливают местные сопротивления на расчетных участках и по ним находят эквивалентную длину l_е местных сопротивлений или сумму коэффициентов местных сопротив-
лений Σ ξ.

Приведенную длину l΄ расчетного участка тепловой сети определяют как сумму l΄ = l + l_е , потери давления на расчетных участках тепловой сети находят как Δ р = R· l_е или Δ р = R· l + Σ ξ · ρ · υ ²/2.

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 за счет изменения диаметров трубопроводов, то избыточное давление гасится на абонентских вводах диафрагмами.

Гидравлический расчет теплопроводов для летнего периода сводится к определению потерь давления на расчетных участках сети при известных диаметрах теплопроводов по летним расчетным расходам теплоносителя. При этом для закрытых систем теплоснабжения, из-за одинакового расхода сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах, гидравлический расчет выполняют только для подающей линии теплосети. Для открытых систем при различных расходах теплоносителя в подающей и обратной магистралях тепловой сети гидравлический расчет производят отдельно для каждого теплопровода.

ПРИМЕР 4.5.Произвести гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения с сальниковыми компенсаторами. Расчетная схема приведена на рис. 4.5.

Решение. Расчет производим для зимнего режима. По расчетным расходам сетевой воды G_d и R подбираем ближайшие стандартные диаметры труб, действительные значения R и υ . Расчет сводим в
табл. 4.5.

 

Таблица 4.5

Гидравлический расчет водяной тепловой сети

№ участка	Gd,, кг/с	d, мм	dexs, мм	R, Па/м	υ , м/с	l, м	le, м	l΄ , м	Δ p, кПа	Σ Δ p, кПа
Основная магистраль
			426x7	65, 33	1, 65		44, 3	514, 3	33, 6	33, 6
			530x7	50, 52	1, 67		70, 9	530, 9	26, 82	60, 42
			630x7	33, 55	1, 52		88, 4	528, 4	17, 73	78, 15
			820x9	22, 0	1, 44		112, 6	352, 6	7, 76	85, 9
Ответвления от магистрали
			426x7	35, 51	1, 22		60, 0	260, 0	9, 23	9, 23
			426x7	52, 29	1, 48		62, 0	462, 0	24, 16	33, 39
			530x7	22, 46	1, 42		82, 1	282, 1	6, 34	39, 73
			530x7	36, 49	1, 45		131, 5	881, 5	32, 17	71, 9
Невязка 100· (78, 15-71, 9)/78, 15 = 8 %
Перемычка резервирования
			426x7	191, 29	2, 82		39, 0	239, 0	45, 72

 

После установления диаметров теплопроводов производится разработка монтажной схемы с расстановкой всех компенсаторов, секционирующих задвижек, запорной арматуры, камер, неподвижных опор (рис. 4.5). Подающий теплопровод располагается с правой стороны, по ходу движения теплоносителя. Естественные повороты теплосети на 90 – 130° используются для самокомпенсации температурных удлинений теплопроводов.

По сумме коэффициентов местных сопротивлений на участке определяют эквивалентную длину для каждого участка. Приведенная длина участка i равна сумме длин участка теплопровода по плану и эквивалентна местным сопротивлениям 1_е. Потери давления на участке теплопровода Δ Р представляют произведение удельных потерь давления по длине и приведенной длины участка. Суммарные потери давления в сети Σ Δ P = 85, 9 кПа.

 

 

Рис. 4.5. Расчетная схема тепловой сети: в числителе приведены расходы воды, кг/с, на расчетном участке закрытой системы теплоснабжения (пример 4.2);

в скобках – для летнего режима (пример 4.6); в знаменателе – открытой

системы теплоснабжения (пример 4.3); в скобках – для летнего

режима (пример 4.8)

 

Диаметр перемычки резервирования принимается равным минимальному диаметру участка магистралей, к которым он подсоединяется.

При аварийном режиме допускаемое снижение расхода теплоносителя принимается равным 50 %. При этом скорость воды не должна превышать 3, 5 м/с. Расход воды на перемычке с учетом допустимого снижения: G_{d, o} = 0, 5G_{d, 4}= 0, 5· 705 = 353 кг/с.

ПРИМЕР 4.6. Определить потери давления в основной магистрали водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения, представленной на рис. 4.6, для летнего режима. Диаметры теплопроводов принять из гидравлического расчета водяной тепловой сети для зимнего режима (см. пример 4.2).

Рис. 4.6 .Монтажная схема теплопровода

Решение. Расходы сетевой воды на участке принимаем равными максимальному часовому расходу сетевой воды на горячее водоснабжение для летнего режима. Определяем удельные потери давления и скорости по участкам. Гидравлический расчет сводим в табл. 4.6.

 

Таблица 4.6

Гидравлический расчет водяной тепловой сети (летний режим)

№ участка	G , кг/с	d, мм	dexs, мм	R, Па/м	υ , м/с	l, м	le, м	l΄ , м	Δ P, кПа	Σ Δ P, кПа
	81, 8		426x7	10, 2	0, 65		44, 3	514, 3	5, 246	5, 25
	144, 4		530x7	6, 1	0, 57			530, 9	3, 239	8, 49
	147, 8		630x7	4, 2	0, 53		88, 4	528, 4	2, 22	10, 71
	546, 0		820x9	14, 1	1, 15		112, 6	352, 6	4, 97	15, 68

 

Расчетные потери давления в водяной тепловой сети в летний период Σ Δ P = 15, 68 кПа.

 

ПРИМЕР 4.7. Произвести гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети открытой системы теплоснабжения при наличии сальниковых компенсаторов, перепад давления от источника теплоты до конечного потребителя как в подающем, так и в обратном теплопроводе Δ Р = 171 кПа. Расчетная схема теплосети приведена на рис. 4.6.

Решение. Расчет производим для зимнего режима. Суммарная длина расчетной магистрали Σ l = 1610 м. На стадии предварительного расчета ориентировочно определяем потери давления в местных сопротивлениях:

 

.

 

Средние удельные потери давления:

 

R_m = Δ P/[(1+α ₁)Σ l] = 171· 10³/[(1 + 0, 44)1610] = 73, 8 Па/м.

 

 

По предварительному гидравлическому расчету принимаем диаметры теплопроводов Расчет сводим в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Предварительный расчет водяной тепловой сети

№ участка	Подающий теплопровод	Обратный теплопровод
Gd, П, кг/с	d, мм	dexs, мм	R, Па/м	υ , м/с	Gd, o, кг/с	d, мм	dexs, мм	R, Па/м	υ , м/с
	118, 6		325x7		1, 66	105, 6		325x7	74, 1	1, 47
	165, 8		377x7		1, 72	147, 6		325x7	68, 0	1, 55
	201, 2		426x7		1, 61	179, 1		426x7	49, 3	1, 44
	546, 0		530x7		2, 69	448, 3		530x7	95, 6	2, 3

 

После разработки монтажной схемы теплопроводов и расстановки всех компенсаторов, неподвижных опор, запорной арматуры и секцио­нирующих задвижек (см. рис. 4.6) определяем для каждого участка 1_е, находим l΄ , вычисляем потери давления на участках и по расчетным магистралям. Данные окончательного рас­чета сводим в
табл. 4.8.

Таблица 4.8

Окончательный гидравлический расчет водяной тепловой сети

№ участка	l, м	lе, м	l1, м	Подающий теплопровод	Обратный теплопровод
d, мм	R, Па/м	Δ P, кПа	d, мм	R, Па/м	Δ P, кПа
		36, 18	506, 18			48, 09		74, 1	37, 51
		75, 58 100, 78	535, 58 560, 79			44, 99		68, 0	38, 13
		36, 5	476, 5			29, 59		49, 3	28, 42
		128, 9 142, 0	368, 9 382, 0			42, 05 164, 67		95, 6	36, 52 140, 58

 

Суммарные потери давления в подающей магистрали
Δ P = 164, 67 кПа близки по значению к заданному перепаду давлений Δ P = 171 кПа.

ПРИМЕР 4.8. Определить потери давления в водяной тепловой сети открытой системы теплоснабжения для летнего режима. Диаметры теплопроводов принять из гидравлического расчета водяной тепловой сети для зимнего режима (см. пример 4.3).

Решение. Расходы сетевой воды на участках подающей магистрали принимаем равными максимальному часовому расходу воды на горячее водоснабжение для летнего режима, а на участках обратной магистрали – 10 % расчетного часового расхода воды в подающем теплопроводе.

Данные расчета сводим в табл. 4.9.

Таблица 4.9

Гидравлический расчет открытой системы теплоснабжения

(летний режим)

№	Подающий теплопровод	Обратный теплопровод
l, м	lе, м	Gd, П, кг/с	d, мм	l1, м	R, Па/м	Δ P, кПа	υ , м/с	Gd, o, кг/с	lе, м	l1, м	R, Па/м	Δ P, кПа	d, мм
		36, 18			506, 2	6, 77	3, 43	0, 44	3, 2	36, 18	506, 2	0, 37	0, 19
		75, 58			535, 6	6, 38	3, 42	0, 47	4, 5	100, 8	560, 8	0, 33	0, 19
		36, 5	54, 3		476, 5	4, 51	2, 15	0, 44	5, 4	36, 5	476, 5	0, 24	0, 11
		128, 9			368, 9	8, 44	3, 11	0, 68	13, 6			0, 5	0, 19

 

Трассировка тепловой сети

Выбор трассы тепловых сетей и способ прокладки следует предусматривать в соответствии с указаниями СНиП 11-01-2003. «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений» и СНиП II-89-80. «Генеральные планы промышленных предприятий».

По своему назначению тепловые сети, соединяющие источник теплоты с тепловыми пунктами, делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные (рис. 4.7).

 

а) кольцевая

 

б) тупиковая

Рис. 4.7. Конфигурация тепловых магистральных сетей:

а) кольцевая схема; б) тупиковая схема

Магистральные тепловые сети представляют собой участки, которые несут основную тепловую нагрузку и соединяют источники теплоты с крупными тепловыми потребителями.

Распределительные или межквартальные сети транспортируют теплоту от тепловых магистральных сетей к объектам теплопотребления. Они отличаются от магистральных сетей, как правило, меньшим диаметром и длиной.

Внутриквартальные сети ответвляются от распределительных сетей и заканчиваются в тепловых пунктах потребителей теплоты. Они несут только ту тепловую нагрузку, которую имеет этот потребитель теплоты. Нагрузка распределительных сетей отличается большой часовой и суточной неравномерностью потребления теплоты по сравнению с нагрузкой магистральных сетей.

Трассировку сетей города начинают с магистральных сетей, ее начертание оказывает существенное влияние на построение распределительных и внутриквартальных сетей, их протяженность и надежность подачи тепла потребителям. По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные и надземные. Преобладающим способом прокладки трубопроводов тепловых сетей является подземная прокладка в проходных, полупроходных и непроходных каналах.

Для правильного выбора трассы тепловых сетей, дающего наилучшее решение с технической, экономической и экологической точек зрения, необходимо выполнение следующих условий:

- магистральные сети следует прокладывать вблизи центров тепловых нагрузок;

- независимо от способа прокладки и системы теплоснабжения, тепловые сети не должны проходить по территории кладбищ, свалок, скотомогильников, мест захоронения радиоактивных отходов, земледельческих полей орошения, полей фильтрации и других участков, представляющих опасность химического, биологического и радиоактивного загрязнения;

- трассы должны прокладываться по кратчайшим расстояниям;

- тепловые сети не следует прокладывать в грунтах затопляемых районов городов, микрорайонов и промышленных предприятий;

- намеченные трассы не рекомендуется располагать на месте намечаемой застройки, они не должны также мешать работе транспортной системы города;

- трассировка систем теплоснабжения должна обеспечивать удобства при проведении ремонтных работ;

- выбранный вариант трассы тепловых сетей должен иметь наименьшую стоимость при строительстве и эксплуатации и обладать высокой надежностью;

- подземную прокладку тепловых сетей не следует намечать вдоль электрифицированных железнодорожных и трамвайных путей во избежание электрокоррозии металлических трубопроводов.

Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для выполнения следующих функций:

- постоянного контроля параметров ( и );

- приготовления горячей воды с параметрами, требуемыми для санитарно-бытовых и технических нужд потребителей, а также поддержания и регулирования этих параметров в процессе эксплуатации систем; при этом происходит не только изменение параметров, но, в отдельных случаях, и преобразование теплоносителя;

- регулирования расхода теплоносителя и распределения его по системам потребления теплоты;

- учета тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата;

- защиты местных систем от повышения давления и температуры теплоносителя;

- заполнения и подпитки систем потребления теплоты;

- сбора, охлаждения, возврата конденсата и контроля его качества;

- аккумулирования теплоты с целью выравнивания суточных колебаний расхода теплоносителя;

- водоподготовки для систем горячего водоснабжения.

По размещению на генеральном плане тепловые пункты подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. А по методике построения сетей они бывают распределенными, многоуровневыми и локальными.
2. Аппаратные и программные средства реализации компьютерных сетей
3. Архитектура транкинговых сетей
4. Астральное предчувствие, или как прийти из сетей в сеть
5. Виды коммутации и технологии глобальных сетей
6. Вопрос 41. Как выполняется разводка временных электросетей напряжением до 1 000 В, используемых при электроснабжении объектов строительства?
7. Выбор и описание системы транспорта тепловых сетей
8. Выбор схемы присоединения абонентский установок тепловых сетей по пьезометрическому графику.
9. Выполнение сетей шинопроводом
10. Выполнение электрических осветительных сетей.
11. Гидравлическая устойчивость тепловых сетей и пути её повышения.
12. Гидравлические режимы водяных тепловых сетей