У завдання гідравлічного розрахунку входить визначення діаметрів теплопроводів, тиску в різних точках мережі і по-втрат тиску на ділянках. Останні встановлюють методом питомих втрат тиску на тертя і наведених довжин. Питомі втрати тиску на тертя повинні визначатися на підставі техніко-економічних розрахунків.
У курсовому проекті, коли перепад тиску в тепловій мережі не заданий, питомі втрати тиску в магістральних трубопроводах слід приймати в межах 30 - 80 Па / м, для відгалужень - по що розташовується тиску, але не більше 300 Па / м. Якщо відомо располагаемое тиск в теплових мережах, розрахунок виконують в два етапи (попередній і остаточний розрахунки).
При попередньому розрахунку втрати тиску в місцевих опорах визначають, задаючись часткою від втрат тиску по довжині а1, яка може бути прийнята по [4, пріл.5] або знайдена за формулою проф. Б.Л. Шіфрінсона:
де Gd - витрата мережної води на головному ділянці теплопроводу, кг / с.
При остаточному розрахунку, коли відомі діаметри теплопроводів і всі місцеві опору, падіння тиску в місцевих опорах знаходять за сумою коефіцієнтів місцевих опорів або сумарної еквівалентної довжині місцевих опорів.
Гідравлічний розрахунок закритої системи теплопостачання виконується для подає теплопроводу, приймаючи діаметр зворотного теплопроводу і падіння тиску в ньому такими ж, як і в що подає.
Гідравлічний розрахунок водяних теплових мереж виробляють для зимового і літнього режимів, а також для аварійного режиму в зимовий період.
Гідравлічний розрахунок відкритої системи теплопостачання для зимового періоду виконують для двох режимів:
1) при відсутності водорозбору на гаряче водопостачання, коли розрахункові витрати теплоносія, а отже, і втрати тиску в подаючому і зворотному теплопроводах будуть рівними (розрахунок виробляють тільки для подає теплопроводу);
2) при максимальному водорозборі на гаряче водопостачання з зворотного теплопроводу (розрахунок виконують виходу та повернення теплопроводів).
Попередній і остаточний розрахунки можна поєднати. При цьому розрахунок роблять у наступній послідовності:
- на трасі теплових мереж вибирають розрахункову магістраль, як правило, найбільш протяжну і завантажену, що сполучає джерело теплоти з далекими споживачами;
- розбивають теплову мережу на розрахункові ділянки, визначають, згідно з цим розділом 4.5, розрахункові витрати теплоносія Gd і вимірюють довжину ділянок по генплану;
- задавшись питомими втратами тиску на тертя R (30 -
80 Па / м), виходячи з витрат теплоносія на ділянках, за таблицями або номограммам, складеним для труб з коефіцієнтом еквівалентної шорсткості Ке = 0,5 мм, знаходять діаметр теплопроводу, дійсні питомі втрати тиску на тертя і швидкість руху теплоносія, яка повинна бути не більше 3,5 м / с, діаметр труб незалежно від розрахункової витрати теплоносія повинен прийматися не менше 32 мм, а для циркуляційних трубопроводів гарячого водопостачання - не менше 25 мм;
- якщо заданий перепад тиску по всій мережі
# 916; Р (Па), визначають середні питомі втрати тиску (Па / м):
де - сумарна протяжність розрахункової магістралі, м;
a1- частка від втрат тиску по довжині.
Потім, по Rm приймають діаметри теплопроводів, знаходять дійсні питомі втрати тиску і швидкість теплоносія.
Визначивши діаметри розрахункових ділянок теплової мережі, розробляють монтажну схему теплопроводів, розміщуючи по трасі запірну арматуру, нерухомі опори, компенсатори (рис. 4.5, 4.6).
За монтажною схемою встановлюють місцеві опори на розрахункових ділянках і по ним знаходять еквівалентну довжину lе місцевих опорів або суму коефіцієнтів місцевих сопротів-
лений # 931; # 958 ;.
Наведену довжину l # 900; розрахункової ділянки теплової мережі визначають як суму l # 900; = L + lе, втрати тиску на розрахункових ділянках теплової мережі знаходять як # 916; р = R # 903; lе або # 916; р = R # 903; l + # 931; # 958; # 903; # 961; # 903; # 965; 2/2.
Далі обчислюють сумарні втрати тиску в подаючому теплопроводі розрахункової магістралі.
Відгалуження і інші магістралі розраховують по що розташовується перепаду тисків в точці приєднання відгалужень до розрахункової магістралі. При цьому невязка між втратами тиску в відгалуженнях і розташовуються тиском не повинна перевищувати 10%. Коли неможливо зрівняти втрати тиску в розраховуються магістралях за рахунок зміни діаметрів трубопроводів, то надлишковий тиск гаситься на абонентських вводах діафрагмами.
Гідравлічний розрахунок теплопроводів для літнього періоду зводиться до визначення втрат тиску на розрахункових ділянках мережі при відомих діаметрах теплопроводів по річним розрахунковими витратами теплоносія. При цьому для закритих систем теплопостачання, через однакового витрати мережної води в подаючому і зворотному теплопроводах, гідравлічний розрахунок виконують тільки для лінії подачі тепломережі. Для відкритих систем при різних витратах теплоносія в прямому та зворотному магістралях теплової мережі гідравлічний розрахунок виробляють окремо для кожного теплопроводу.
ПРИКЛАД 4.5. Провести гідравлічний розрахунок магістральних теплопроводів двухтрубной водяній теплової мережі закритої системи теплопостачання з сальниковими компенсаторами. Розрахункова схема наведена на рис. 4.5.
Рішення. Розрахунок проводимо для зимового режиму. За розрахунковими витратами мережної води Gd і R підбираємо найближчі стандартні діаметри труб, дійсні значення R і # 965 ;. Розрахунок зводимо в
табл. 4.5.
Гідравлічний розрахунок водяній теплової мережі
Після встановлення діаметрів теплопроводів проводиться розробка монтажної схеми з розстановкою всіх компенсаторів, секціонуючих засувок, запірної арматури, камер, нерухомих опор (рис. 4.5). Подає теплопровід розташовується з правого боку, по ходу руху теплоносія. Природні повороти тепломережі на 90 - 130 ° використовуються для самокомпенсации температурних подовжень теплопроводів.
За сумою коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці визначають еквівалентну довжину для кожної ділянки. Наведена довжина ділянки i дорівнює сумі довжин ділянки теплопроводу за планом і еквівалентна місцевим опорам 1е. Втрати тиску на ділянці теплопроводу # 916; Р представляють твір питомих втрат тиску по довжині і приведеної довжини ділянки. Сумарні втрати тиску в мережі # 931; # 916; P = 85,9 кПа.
Мал. 4.5. Розрахункова схема теплової мережі: в чисельнику наведені витрати води, кг / с, на розрахунковому ділянці закритої системи теплопостачання (приклад 4.2);
в дужках - для літнього режиму (приклад 4.6); в знаменнику - відкритої
системи теплопостачання (приклад 4.3); в дужках - для літнього
режиму (приклад 4.8)
Діаметр перемички резервування приймається рівним мінімальному діаметру ділянки магістралей, до яких він приєднується.
При аварійному режимі допускається зниження витрат теплоносія приймається рівним 50%. При цьому швидкість води не повинна перевищувати 3,5 м / с. Витрата води на перемичці з урахуванням допустимого зниження: Gd, o = 0,5Gd, 4 = 0,5 # 903; 705 = 353 кг / с.
ПРИКЛАД 4.6. Визначити втрати тиску в основній магістралі водяній теплової мережі закритої системи теплопостачання, представленої на рис. 4.6, для літнього режиму. Діаметри теплопроводів прийняти з гідравлічного розрахунку водяній теплової мережі для зимового режиму (див. Приклад 4.2).
Мал. 4.6. Монтажна схема теплопроводу
Рішення. Витрати мережевої води на ділянці приймаємо рівними максимальному годинною витратою мережної води на гаряче водопостачання для літнього режиму. Визначаємо питомі втрати тиску і швидкості по ділянках. Гідравлічний розрахунок зводимо в табл. 4.6.
Гідравлічний розрахунок водяній теплової мережі (літній режим)
Розрахункові втрати тиску в водяній теплової мережі в літній період # 931; # 916; P = 15,68 кПа.
ПРИКЛАД 4.7. Провести гідравлічний розрахунок магістральних теплопроводів двухтрубной водяній теплової мережі відкритої системи теплопостачання при наявності сальникових компенсаторів, перепад тиску від джерела теплоти до кінцевого споживача як в прямому, так і в зворотному теплопроводі # 916; Р = 171 кПа. Розрахункова схема тепломережі приведена на рис. 4.6.
Рішення. Розрахунок проводимо для зимового режиму. Сумарна довжина розрахункової магістралі # 931; l = 1610 м. На стадії попереднього розрахунку орієнтовно визначаємо втрати тиску в місцевих опорах:
Середні питомі втрати тиску:
За попередньою гідравлічного розрахунку приймаємо діаметри теплопроводів Розрахунок зводимо в табл. 4.7.
Попередній розрахунок водяній теплової мережі
Сумарні втрати тиску в прямому трубопроводі
# 916; P = 164,67 кПа близькі за значенням до заданого перепаду тисків # 916; P = 171 кПа.
ПРИКЛАД 4.8. Визначити втрати тиску в водяній теплової мережі відкритої системи теплопостачання для літнього режиму. Діаметри теплопроводів прийняти з гідравлічного розрахунку водяній теплової мережі для зимового режиму (див. Приклад 4.3).
Рішення. Витрати мережевої води на ділянках магістралі, що подає приймаємо рівними максимальному годинною витратою води на гаряче водопостачання для літнього режиму, а на ділянках зворотної магістралі - 10% розрахункової годинної витрати води в що подає теплопроводі.
Дані розрахунку зводимо в табл. 4.9.
Гідравлічний розрахунок відкритої системи теплопостачання
Трасування теплової мережі
За своїм призначенням теплові мережі, що з'єднують джерело теплоти з тепловими пунктами, діляться на магістральні, розподільні і внутрішньоквартальні (рис. 4.7).
Мал. 4.7. Конфігурація теплових магістральних мереж:
а) кільцева схема; б) тупикова схема
Магістральні теплові мережі являють собою ділянки, які несуть основне теплове навантаження і з'єднують джерела теплоти з великими тепловими споживачами.
Розподільні або міжквартальні мережі транспортують теплоту від теплових магістральних мереж до об'єктів теплоспоживання. Вони відрізняються від магістральних мереж, як правило, меншим діаметром і довжиною.
Внутрішньоквартальні мережі відгалужуються від розподільних мереж і закінчуються в теплових пунктах споживачів теплоти. Вони несуть тільки ту теплове навантаження, яку має цей споживач теплоти. Навантаження розподільних мереж відрізняється великий годинниковий і добової нерівномірністю споживання теплоти в порівнянні з навантаженням магістральних мереж.
Трасування мереж міста починають з магістральних мереж, її накреслення робить істотний вплив на побудову розподільних і внутрішньоквартальних мереж, їх протяжність і надійність подачі тепла споживачам. За способом прокладки теплові мережі діляться на підземні та надземні. Переважним способом прокладки трубопроводів теплових мереж є підземна прокладка в прохідних, напівпрохідних і непрохідних каналах.
Для правильного вибору траси теплових мереж, що дає найкраще рішення з технічної, економічної і екологічної точок зору, необхідно виконання наступних умов:
- магістральні мережі слід прокладати поблизу центрів теплових навантажень;
- незалежно від способу прокладки і системи теплопостачання, теплові мережі не повинні проходити по території кладовищ, звалищ, скотомогильників, місць поховання радіоактивних відходів, землеробських полів зрошення, полів фільтрації та інших ділянок, які становлять небезпеку хімічного, біологічного та радіоактивного забруднення;
- траси повинні прокладатися по найкоротших відстанях;
- теплові мережі не слід прокладати в грунтах затоплюваних районів міст, мікрорайонів і промислових підприємств;
- намічені траси не рекомендується розташовувати на місці запланованій забудови, вони не повинні також заважати роботі транспортної системи міста;
- трасування систем теплопостачання повинна забезпечувати зручності при проведенні ремонтних робіт;
- обраний варіант траси теплових мереж повинен мати найменшу вартість при будівництві та експлуатації і мати високу надійність;
- підземну прокладку теплових мереж не слід намічати вздовж електрифікованих залізничних і трамвайних колій, щоб уникнути електрокорозії металевих трубопроводів.
Теплові пункти в системах теплопостачання призначені для виконання наступних функцій:
- постійного контролю параметрів (і);
- приготування гарячої води з параметрами, необхідними для санітарно-побутових і технічних потреб споживачів, а також підтримки та регулювання цих параметрів в процесі експлуатації систем; при цьому відбувається не тільки зміна параметрів, але, в окремих випадках, і перетворення теплоносія;
- регулювання витрати теплоносія і розподілу його по системам споживання теплоти;
- обліку теплових потоків, витрат теплоносія і конденсату;
- захисту місцевих систем від підвищення тиску і температури теплоносія;
- заповнення та підживлення систем споживання теплоти;
- збору, охолодження, повернення конденсату та контролю його якості;
- акумулювання теплоти з метою вирівнювання добових коливань витрати теплоносія;
- водопідготовки для систем гарячого водопостачання.
За розміщення на генеральному плані теплові пункти поділяються на окремо стоять, прибудовані до будівель і споруд і вбудовані в будівлі і споруди.