Учебное пособие: Методика расчета теплоснабжения промышленного жилого района

Таблица 7 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит:

Построение пьезометрических графиков для отопительного и неотопительного периодов. 

Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный  период  принять равным 800 т/ч. Расчетные температуры сетевой воды 150-70. Этажность зданий принять 9 этажей. Все необходимые данные принимаются из предыдущей части.

Решение.  Для построения пьезометрического графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1: 10000. Построим  , используя горизонтали и длины участков, продольные профили главной магистрали ( участки 1,2,3 ) и ответвлений (участки 4,5 и участок 7 ). На профилях в соответствующем масштабе построим высоты присоединяемых зданий. Под профилем располагается спрямленная однолинейная схема теплосети, номера и длины участков, расходы теплоносителя и диаметры, располагаемые напоры.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые в закрытых системах принимаются равными потерям напора в подающей магистрали и составляют в данном примере 9,5 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала № 4. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СД. Превышение точки Д по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 9,5 метра.

Далее строим линию ДЕ – линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые в данном примере приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения  «оголения»,  « раздавливания»  и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода. Определим для данного периода потери напора в главной магистрали используя формулу пересчета (63)

= 9,5 · = 2,8 м

Аналогичные потери напора  (2,8 м) примем и для обратной магистрали. Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим  пьезометрический график для  неотопительного периода (А В'С'Д'Е'). После построения пьезометрических графиков  следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов (см. раздел 6  учебного пособия ).  При необходимости напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс и, соответственно, положение пьезометрических графиков могут быть изменены (за счет изменения напора подпиточного насоса).

Подбор сетевых и подпиточных насосов.

 Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 325 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 3500 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты DHист= 35 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети DHпод+DHобр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей DHаб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты Hст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии Hпл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z  = 5 м.

Решение. Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле (62) учебного пособия

           м

Подача сетевого насоса Gсн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя Gd

                                                  Gсн= Gd = 3500 т/ч

По  приложению №20 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих и один резервный насосы  СЭ 1250-140 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 82%.

Требуемый напор подпиточного насоса Hпн определяем по формуле (66) учебного пособия

                            м

Подача подпиточного насоса Gпн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя Gут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения Vсист. При удельном объеме системы 65 м3/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 325 МВт объем системы Vсист составит

                           Vсист =  65 × Q  =  65 × 325 = 21125 м3

Величина утечки Gут составит

                           Gут = 0,0075 ×Vсист= 0,0075 × 21125 = 158,5 м3/ч

По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.

Для открытой системы теплоснабжения подобрать сетевые и подпиточные насосы. Среднечасовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение в системе Ghm= 700 т/ч. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение Ghmax= 1700 т/ч. Остальные исходные принять из        примера 3.6. Требуемый напор сетевого насоса Hсн= 120 м.

Решение: Требуемую подачу сетевого насоса Gсн для открытой системы определим по формуле (65) учебного пособия, т/ч.

По приложению №20 принимаем к установке четыре рабочих насоса                СЭ 1250-140 и один резервный, обеспечивающие суммарную подачу 4480 т/ч с некоторым избытком напора при КПД  81%. Для подбора подпиточного насоса при его требуемом напоре Hпн= 50 м, определим его подачу по формуле (68) учебного пособия

                                            Gпн = Gут+Ghmax

Величина утечки при удельном объеме 70 м3 на 1 МВт тепловой мощности системы составит:

             Gут= 0,0075 ×Vсист= 0,0075 ×70 × Q = 0,0075 ×70 ×325 = 170,6 м3/ч

Требуемая подача подпиточного насоса Gпн составит

                          Gпн= Gут + Ghmax= 120,6 + 1700 = 1871 т/ч

По приложению №21 принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы Д 1000-40 обеспечивающие требуемые параметры с КПД 80%.

Расчет самокомпенсации.

 Определить изгибающее напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром dн = 159 мм у неподвижной опоры А (рис.7) при расчетной температуре теплоносителя t = 150 0С и температуре окружающей среды tо= -310С. Модуль продольной упругости стали Е = 2x105 МПа, коэффициент линейного расширения a = 1,25x10-5 1/0C. Сравнить с допускаемым напряжением dдоп= 80 МПа

                                     Рис.7

Решение. Определим линейное удлинение DL1 длинного плеча L1

             DL1= a ×L1× (t - to) = 1,25x10-5× 45 × (150 + 31) = 0,102 м

При b = 300 и n = L1/L2 = 3 по формуле (88) находим изгибающее напряжение у опоры А

 МПа

Полученное изгибающее напряжение превышает допускаемое         sдоп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота не может быть использован для самокомпенсации.

Расчет тепловой изоляции.

  Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети с dн = 159 мм, проложенной в канале типа КЛП 90x45. Глубина заложения канала hк = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t 0 = 4 0С. Теплопроводность грунта lгр= 2,0 Вт/м град. Тепловая изоляция - маты из стеклянного штапельного волокна с защитным покрытием из стеклопластика рулонного РСТ. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе t1 = 86 0С, в обратном t2 = 48 С.

Решение. Определим внутренний dвэ и наружный dнэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9´0,45м) и наружным (1,08´0,61м) размерам его поперечного сечения

Определим по формуле (74) термическое сопротивление внутренней поверхности канала Rпк

Определим по формуле (75) термическое сопротивление стенки канала Rк, приняв коэффициент теплопроводности железобетона .

Определим по формуле (76) при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта  термическое сопротивление грунта Rгр

=

Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 0С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего tтп и обратного tто трубопроводов согласно:

Определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов из стеклянного штапельного волокна) для подающего , и обратного , трубопроводов:

= 0,042 + 0,00028 × tтп= 0,042 + 0,00028 × 63 =  0,06 Вт/( м × 0С)

= 0,042 + 0,00028 × tто= 0,042 + 0,00028 × 44= 0,054 Вт/( м ×0С)

Определим по формуле (73) термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя,  приняв предварительно толщину слоя изоляции dи= 50 мм = 0,05 м

Примем по приложению №16 методического пособия, нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q11 = 41,6 Вт/м и обратного q12 = 17,8 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего Rtot,1 и обратного Rtot,2 трубопроводов при К1= 0,8 (см. приложение №20)

                          м × 0С/Вт

                           м × 0С/Вт

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего  и обратного  трубопроводов

Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего Rкп и обратного Rко трубопроводов, м × град/Вт

 м ×0С/Вт

 м ×0С/Вт

Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего dк1 и обратного dк2

Расчет компенсаторов.  

Определить размеры П-образного компенсатора и его реакцию для участка трубопровода с длиной пролета между неподвижными опорами L = 100 м. Расчетная температура теплоносителя t1= 150 0С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -310С. Учесть при расчетах предварительную растяжку компенсатора.

Решение. Приняв коэффициент температурного удлинения                        a = 1,20×10-2 мм/м×0С, определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле (81):

Dl= a × L× (t1 - t0) = 1,20 ×10-2 ×100 × (150 + 31) = 218 мм

Расчетное удлинение Dlр с учетом предварительной растяжки компенсатора составит

                                     Dlр= 0,5 × Dl = 0,5 × 218 = 109 мм

По приложению №23, ориентируясь на Dlp, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность Dlк= 120 мм, вылет              H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м. По приложению №24 определим реакцию компенсатора Р  при значении Рк= 0,72 кН/см и Dlр= 10,9 см

                                 Р = Рк × Dlр= 0,72 × 10,9 = 7,85 кН

Расчет усилий в неподвижных опорах теплопровода.

Схема расчетного участка  приведена на рис.8 Трубопровод с dнxS  = 159x6 мм проложен в техподполье. Вес одного погонного метра трубопровода с водой и изоляцией Gh = 513 Н. Расстояние между подвижными опорами L = 7 м. Коэффициент трения в подвижных опорах            m = 0,4. Реакция компенсатора Pк = 7,85 кН. Сила упругой деформации угла поворота Pх= 0,12 кН.

Решение.  Расчет горизонтальных усилий Hго на опору Б для различных тепловых режимов работы трубопровода выполним по формулам приведенным в [7. стр.236]:

Hго= Pк+m ×Gh × L1– 0,7 × m ×Gh × L2 = 7850 + 0,4 × 513 × 50 – 0,7 × 0,4 × 513 × 30 =13801 Н

Hго= Pк +m × Gh ×L2 – 0,7 ×m × Gh × L1 = 7850 + 0,4 ×513 × 50 – 0,7 × 0,4 × 513 × 50 = 6824 Н

Hго=Pх+m × Gh × L2 – 0,7 × (Pк + m × Gh × L1) = 120 + 0,4 × 513 × 30 –

–0,7 × (7850 + 0,4 × 513 × 50) = –11714 Н

Hго= Pх + m × Gh × L1– 0,7 × (Pк + m × Gh × L2) = 120 + 0,4 × 513 × 50–

–0,7 × (7850 + 0,4 × 513 × 30) = –3626 Н

В качестве расчетного усилия принимаем наибольшее значение            Hго= 13801 Н =13,801 кН. Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv определим по формуле (89) методического пособия

                     Fv = Gh × L = 513 ×7 = 3591 Н = 3,591 кН.

Расчет спускных устройств.

Решение. Условные проходы штуцеров и арматуры для выпуска воздуха принимаем согласно рекомендациям в методических указаниях. При диаметрах условного прохода труб тепловых сетей 100-150 мм диаметр штуцеров и арматуры для выпуска воздуха принимается равным 20 мм. Для определения условных проходов штуцера и арматуры для выпуска воды, определим диаметры этих устройств для каждой из примыкающей к нижней точке сторон трубопровода.

Выполним расчеты для левой стороны. Определим приведенный диаметр dred по формуле (95) учебного пособия.

Приняв коэффициент расхода для вентиля m = 0,0144, коэффициент      

 n = 0,72 при времени опорожнения не более 2 часов, определим диаметр спускного устройства для левой стороны d1

Выполним аналогичные расчеты и для правой стороны. Диаметр спускного устройства для правой стороны d2

Определим диаметр штуцера и запорной арматуры d для обеих сторон

Поскольку расчетный диаметр спускного устройства d =18 мм меньше рекомендованного dу=50 мм (см. рекомендации в методическом пособии), к установке принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых dу=50 мм.

Подбор элеватора.

 Для системы отопления с расчетным расходом сетевой воды на отопление G = 3,75 т/ч и расчетным коэффициентом смешения uр = 2,2, определить диаметр горловины элеватора и диаметр сопла исходя из условия гашения всего располагаемого напора. Потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды h = 1,5 м. Располагаемый напор в тепловом пункте перед системой отопления Hтп= 25м.

Решение. Расчетный диаметр горловины dг определяется по формуле (93) учебного пособия

Расчетную величину диаметра горловины округляем до стандартного диаметра в сторону уменьшения dг = 25 мм, что соответствует № 3 элеватора. Располагаемый напор перед элеватором H для расчета сопла определяется как разность располагаемого напора перед системой отопления Hтп и потерь напора в системе отопления h

H = Hтп – h = 25–1,5 = 23,5 м

Расчетный диаметр сопла определяем по формуле (94) учебного пособия

 мм

Приложение №1.   Климатические данные по некоторым городам бывшего СССР

(на основании СНиП.А.6-72. Строительная климатология и геофизика)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15