Гидравлический режим

Исходные данные.

 

Для выполнения курсового проекта взяты данные из курсовой работы.

Расположение ТЭЦ – к Востоку от жилого района на расстоянии 5 км.

Отметка ТЭЦ 40 м.

Расчётная температура теплоносителя:

- в магистральной  тепловой сети  =160 0С,

- в городской  тепловой сети  =130 0С.

Система теплоснабжения принята двухтрубная, закрытая, с индивидуальными абонентскими вводами, теплоноситель - вода, способ прокладки трубопроводов -подземный.

 

5. Гидравлический  режим.

 

Гидравлическим режимом определяется взаимосвязь между расходом теплоносителя и давлением в различных точках системы. Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности, располагаемого напора и высоты зданий выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать авторегуляторы, сопла элеваторов, дроссельные устройства для местных систем теплопотребления; подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрические графики строим для статического и динамического режимов системы теплоснабжения

Затем строим графики напоров для динамического режима. При построении предварительного пьезометрического графика потери давления в трубопроводах определяются исходя из следующих значений удельных потерь напора на трение  Rуд.

а) на участках главной магистрали 50…80 Па/м (в расчётах принимаем Rуд=50 Па/м);

б) на ответвлениях - по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.

,                                          (3.1)

где - располагаемый напор в точке присоединения ответвления (разность отметок подающего и обратного пьезометров в этой точке), м;

- потери напора в абоненте, м (в проекте =30 м)

- длина ответвления по двум  трубопроводам, м.

Потери давления в трубопроводах найдём по формуле:

,                                                      (3.2)

где - длина трубопровода, м.

Получаем предварительный график напоров. Потом проверяем выполнение условий.

а) напор в подающем трубопроводе тепловой сети должен обеспечивать не вскипание воды при ее максимальной температуре (tt’1) в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника теплоты и в приборах местных систем, присоединенных по непосредственной схеме;

б) напор в любой точке обратного трубопровода и местных систем, гидравлически связанных с  тепловой сетью должен быть избыточным (не < 5 метров), не превышать допустимых значений по условиям прочности и обеспечивать заполнение местных систем; для системы отопления: г) по обеспечению расчетной циркуляции:

в)по заполнению системы.

Построение: для статического режима: отметка 87м.(на 5 м. выше самых высоких зданий системы.

Для динамического режима: линия невскипания от ТЭЦ до СС: +93м к отметке рельефа. От СС до последнего абонента +30м к отметке рельефа.

Далее  откладываем напор подпиточного насоса 50+10=60м.

Откладываем потери на обратной магистрали от ТЭЦ до СС: 60+0,005+12000=120м.

Откладываем потери на обратной магистрали от СС до последнего абонента: 120+0,005*2207=131 м

Откладываем потери в абоненте:131+30=161 м.

Далее, аналогично, строим потери в подающей магистрали:161+0,005*2207=172м

172+0,005*12000=232м.

Далее откладываем потери на источнике:232+20=252м.

Проверка по допустимым напорам:

∆Hmax.обр=131-55=76>60м- условие не выполняется (16+5=21м)

∆Hmax.под=232-50=182>160м- условие не выполняется (22+5=27м)

Hmax.под=252-50=202>200м- условие не выполняется, (2+5=7м).

Устанавливаем подкачивающий насос обратной магистрали в СС (27м). После  установки насоса:

∆Hmax.обр=104-55=49м <60м- условие  выполняется

∆Hmax.под=205-50=155 <160м- условие выполняется

Hmax.под=225-50=175 <200м- условие выполняется

Проверка по заполнению:

60-50=10м>5м-условие  выполняется.

Проверка по невскипанию:

145-143=2м-условие  выполняется,

131-82=49м-условие  выполняется.

Проверка по обеспечению расчетной циркуляции:

∆Hрасп=∆Hаб=30м-условие выполняется.

Найдем R для ответвления:

=

=(145-93-30)/(2*1087)=10мм/м=10*9,81=98.1Па/м                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Гидравлический расчет

 

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатываем схему тепловых сетей, приведённую на рис. 1. На схеме проставляем номера участков (сначала по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя, длины участков. Главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя.

Гидравлический расчёт выполняем в следующей последовательности:

1. определение тепловых нагрузок по участкам;
2. определение расходов теплоносителя по участкам;
3. построение предварительного пьезометрического графика;
4. выполнение предварительного гидравлического расчёта (без учёта потерь на местные сопротивления);
5. расстановка неподвижных опор, компенсаторов, задвижек;
6. окончательный гидравлический расчёт;
7. построение окончательного пьезометрического графика;
8. увязка потерь напоров в ответвлениях.

 

6.1. Определение расходов теплоносителя по участкам.

 

Производим разбивку тепловой сети на участки. Участок имеет свой определенный диаметр и расход теплоносителя. На каждом участке определяем тепловые нагрузки  Qo max , Q v max , Q hm , Qh max , SQ max .

Cуммарный расчетный расход теплоносителя на участке жилого района определяется по формуле:

 

Gd = Go max + G v max + K3 ·G hm  ,

 

где; Go max - расчетный расход теплоносителя на отопление, кг/с:

G v max - расчетный расход теплоносителя на вентиляцию, кг/с:

G hm  - средний расход теплоносителя на горячее водоснабжение, кг/с;

принимается по [2]:

K3 – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода на горячее водоснабжение.

 

Расчетный расход теплоносителя на отопление:

 

,

Расчетный расход теплоносителя на вентиляцию:

,

       При  двухступенчатой схеме присоединения  подогревателей расход теплоносителя  на горячее водоснабжение определяется  по формуле:

;

    где:   tп²- температура нагреваемой воды после нижней ступени подогревателя, которая на

5 ÷ 10 °С меньше t”2 .

 tП² = t²2 - (5¸10) = 41 – 5 = 36°С ,

 

В соответствии с [2] при регулировании по нагрузке отопления для систем теплоснабжения с тепловым потоком 100 МВт и более K3 = 1, при тепловом потоке менее 100 МВт K3 = 1,2..

Для потребителей, не имеющих баков – аккумуляторов, при Qh max/Qo max>1, а также при тепловом потоке на участке  10 МВт  и менее суммарный расчетный расход воды определяем по формуле:

 

Gd= Go max + G v max + G hmax ,

 

При двухступенчатой схеме присоединения подогревателей:

         При расчете расхода теплоносителя  на участке от ТЭЦ до смесительной  станции (на  входе в жилой район) в формулы вместо t¢1  подставляем t¢1 маг.

Результат расчета приведен в таблице 6.2.

Пример расчета: произведем расходов на участке 1 – 2.

 кг/с

 кг/с

 

 кг/с

 

Gd= 0,31 + 0,62 + 2,80 = 3,73 кг/с

Таблица 6.1.

Тепловые нагрузки на участках тепловой сети.

 

№ участка	Расчетные расходы тепла, кВт
	Qomax	Qvmax	Qhm	Qhmax	ΣQmax
1	2	3	4	5	6
1-2	78	157	167,6	402,3	403
2-3	483	157	281,2	675,3	921,6
3-4	988	157	354,2	850,3	1499,6
4-5	3174	157	671,2	1612,3	4002,6
5-6	6853	207	1206,3	2897,3	8266,7
6-7	8545	207	1470,3	3531,3	10222,7
7-8	12231,31	649,357	2040,692	4900,241	14921,759
8-9	15752,38	1071,885	2585,516	6207,819	19410,181
9-10	21061,93	1709,031	3407,076	8179,563	26178,437
10-СС	27030,982	2425,317	4330,682	10396,218	33787,382
СС-ТЭЦ	43015,522	4343,462	6804,01	16332,206	54163,394
Ответвление
10-11	2347,38	281,686	363,216	871,718	2992,282
11-12	4527,09	543,251	700,488	1681,171	5770,829
12-13	3110,07	1093,208	1409,624	3383,098	11612,902
13-14	12279,033	1473,484	1899,966	4559,918	15652,482
14-СС	15984,54	1918,145	2473,328	5935,988	20376,012

 

 

6.2.  Предварительный гидравлический  расчет

 

Гидравлический расчет производим для главной магистрали от ТЭЦ  до наиболее удаленного потребителя и одного ответвления. Предварительный гидравлический расчет выполняется без учета потерь в местных сопротивлениях. При выборе диаметра труб для главной магистрали в предварительном расчете исходим из величины удельных потерь на трение, определенной на основании предварительного пьезометрического графика.

Зная расходы теплоносителя на участках и средние удельные потери на трение, находим внутренний диаметр dвн трубопровода и соответствующие значения  Rуд. Расчет производится по формулам:

 

                   ;                               ,

где  Gd  -  расход теплоносителя на участке, кг/с;

        Rуд  - удельные потери, Па/м;

        dвн - внутренний диаметр, м.

По вычисленному значению dвн подбираем стандартный диаметр, по которому уточняется величина Rуд. Минимальный диаметр трубопроводов тепловой сети - 32 мм. Стандартные диаметры приведены в [4].

Предварительный гидравлический расчет приведен в таблице 6.2.

Для примера, выполним предварительный гидравлический расчет для участка 1 – 2. Зная средние удельные потери равные 5 мм/м, и расход равный 6,5 кг/с определяем диаметр трубопровода и удельные потери:

 

 

   

 

    

        

Потери на участке: ΔН = 95,68 · 23 = 2200,64Па

 

Предварительный гидравлический расчет

№	Расчетные расходы теплоносителя кг/с				L, м	dвн, мм	Rуд, Па/м	∆H=Rуд*l, Па
	Gо	Gv	Gh	Gd
Главная магистраль
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1-2	0,31	0,62	2,80	3,73	23	82	95,68	2200,64
2-3	1,92	0,62	4,66	7,20	165	100	126,08	20803,2
3-4	3,93	0,62	5,87	10,42	98	125	81,5	7987,0
4-5	12,62	0,62	11,14	24,38	53	184	58,32	3090,96
5-6	27,26	0,82	20,02	48,10	30	259	37,9	1137,0
6-6а	33,99	0,82	10,71	47,66	75	259	37,21	2790,75
6а-7	48,65	2,58	14,87	69,07	345	259	78,15	26961,75
7-8	62,66	4,26	18,84	89,53	345	309	51,98	17933,1
8-9	83,78	6,80	24,82	120,36	375	309	93,94	35227,5
9-СС	107,52	9,65	31,55	155,03	450	359	70,92	31914,0
СС-ТЭЦ	114,07	11,52	12,87	141,03	10000	359	58,69	586900,0
	Ответвление
10-11	9,34	1,12	6,02	16,48	570	150	78,27	44613,9
11-12	18,01	2,16	11,61	31,78	330	184	99,58	32861,4
12-13	36,24	4,35	10,27	52,91	345	259	45,86	15821,7
13-14	48,84	5,86	13,84	71,31	210	259	83,30	17493,0
14-СС	63,58	5,09	8,15	78,45	645	259	100,82	65028,9

Таблица 6.2.

 

6.3.  Расстановка неподвижных опор, компенсаторов, задвижек

 

После проведения предварительного гидравлического расчёта производим расстановку неподвижных опор, определяем типы компенсаторов, производим их расстановку на участках. Допустимые расстояния между неподвижными опорами зависят от типа компенсатора и диаметра трубопровода принимаем по [8]. Установку задвижек предусматриваем на выводе тепловой сети от источника теплоты, в узлах на трубопроводах ответвлений, а также в узлах трубопроводов тепловых сетей к отдельным зданиям. По [2] при длине ответвлений к отдельным зданиям до 30 м и при dу 50 мм допускается запорную арматуру на этих трубопровода не устанавливать; при этом следует предусматривать запорную арматуру, обеспечивающую отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой, не превышающей 0,6 МВт.

В тепловых сетях для труб диаметром менее 200 мм принимаем П-образные компенсаторы, более 200 мм - сальниковые. Допустимые расстояния между неподвижными опорами в зависимости от типа компенсатора и диаметра трубопровода принимаются по [13]. При расстановке неподвижных опор максимально используются участки самокомпенсации. Расстояния между опорами на участках самокомпенсации принимаются не более 60% от   указанных для  П-образных  компенсаторов.

В соответствии с [2,6]  установка отключающих задвижек  предусмотрена  на всех выводах тепловых сетей от источников теплоты. На трубопроводах тепловых сетей dУ³100 мм устанавливаем секционирующие задвижки на расстоянии не более 1000 м друг от друга. Отключающие задвижки предусматриваются в узлах на трубопроводах ответвлений dУ³100 мм, а также в узлах ответвлений на трубопроводах тепловых  сетей к   отдельным   зданиям.   В   соответствии  с   разработанной схемой тепловой сети составляется перечень и определяется сумма эквивалентных длин местных сопротивлений по участкам основной магистрали и  для ответвления. Эквивалентная длина местных сопротивлений участка тепловой сети последнего на ответвлении  квартала ориентировочно принимаем равной 0,2-0,3 его расчетной длины.

 

 

 

Допустимые расстояния между неподвижными опорами

 

dу, мм	lно, м при компенсаторах		dу, мм	lно, м при компенсаторах
	П-образных	сальниковых		П-образных	сальниковых
32	50	-	150	100	80
50	60	-	175	100	80
70	70	-	200	120	80
80	80	-	300	120	100
100	80	70	350	140	120
125	90	70	400	160	140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.3

Местные сопротивления

 

Участок	d, мм	L, м
1-2	82	23
2-3	100	165
3-4	125	98
4-5	184	53
5-6	259	30
6-6а	259	75
6а-7	259	345
7-8	309	345
8-9	309	375
9-СС	359	450
СС-ТЭЦ	359	10000
ответвление
10-11	150	570
11-12	184	330
12-13	259	345
13-14	259	210
14-СС	259	645

 

 

Окончательный гидравлический расчет.

№ участков	Gd, кг/с	l, м	∑lэ, м	l+∑lэ, м	dвн, мм	Rуд, Па/м	∆H	∑∆H
1-2	3,73	23
2-3	7,20	165
3-4	10,42	98
4-5	24,38	53
5-6	48,10	30
6-6а	47,66	75
6а-7	69,07	345
7-8	89,53	345
8-9	120,36	375
9-СС	155,03	450
СС-ТЭЦ	141,03	10000
ответвление
10-11	16,48	570
11-12	31,78	330
12-13	52,91	345
13-14	71,31	210
14-СС	78,45	645