Теплоснабжение промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

тепловой сеть вода

Введение

1. Определение расчетных тепловых нагрузок

2. Построение графиков расхода теплоты

3. Построение графика температур в подающем и обратном трубопроводах теплосети в зависимости от температуры наружного воздуха (графика центрального регулирования отпуска теплоты)

4. Определение часовых расходов сетевой воды

5. Гидравлический расчет тепловой сети

5.1 Общие сведения

5.2 Предварительный расчет

5.3 Проверочный расчет

6. Построение пьезометрического графика

7. Выбор схем присоединений зданий к тепловой сети

8. Гидравлический расчет паропровода

8.1 Предварительный расчет

8.2 Проверочный расчет

9. Гидравлический расчет конденсатопровода

10. Построение продольного профиля тепловой сети

11. Тепловой расчет

Заключение

Литература

Введение

В курсовом проекте рассматривается теплоснабжение промышленного предприятия от ТЭЦ. Тепловые сети предприятия присоединяются к магистральным сетям в камере, местоположение которой выбирается согласно заданию. В системе теплоснабжения, обеспечивающей тепловую нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, в качестве теплоносителя применяется вода.

Система теплоснабжения закрытая двухтрубная. Для удовлетворения технологической нагрузки к предприятию подведен паропровод. Место ввода паропровода на территорию предприятия условно совпадает с местоположением камеры водяной тепловой сети. При этом практически решаются следующие основные вопросы:

1. Определение расходов тепла и воды по отдельным видам теплопотребления.

2. Гидравлические расчеты водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов.

3. Построение пьезометрического графика водяной тепловой сети и выбор схемы присоединения зданий к тепловой сети.

4. Построение продольного профиля водяной тепловой сети.

5. Тепловой расчет водяной тепловой сети и паропровода.

Необходимо отметить, что все технические решения принимаются согласно действующим в настоящее время в Республике Беларусь нормативными документами.

1. Определение расчетных тепловых нагрузок

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т. п. Основную роль играет наружная температура. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.

Рассчитаем все виды нагрузок для административного здания (А):

Расчетная отопительная нагрузка, кВт:

где - величина удельной теплопотери здания, ([1], Приложение3).

,

- объем здания по наружному обмеру, ([1], Приложение 2).

,

- расчетная температура воздуха внутри помещения, ([1],

- расчетная температура наружного воздуха для отопления, равная средней температуре наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50-летний период, .

Тогда с учетом вышеизложенного получаем:

Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком. Таким образом, при определении расчетного расхода теплоты на отопление промышленных зданий необходимо учитывать величину внутренних тепловыделений от технологического оборудования цехов, которые бывают довольно устойчивы и нередко представляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, а также потери инфильтрацией, достигающие 25-30 % теплопотерь через наружные ограждения. Следовательно,

где ?- коэффициент инфильтрации: для общественных зданий принимают ? , для промышленных зданий ([1], стр. 6);

- внутренние тепловыделения зданий, Вт.

Тогда

,

Расчетная вентиляционная нагрузка, кВт:

где - удельный расход теплоты на вентиляцию, ([1],

- расчетная температура наружного воздуха для проекти- рования вентиляции, ([2], Приложение 1).

Тогда

,

Для снижения расчетного расхода теплоты на вентиляцию минимальная наружная температура, по которой рассчитываются вентиляционные установки, , принимается, как правило, выше расчетной температуры для отопления . По действующим нормам расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции определяется как средняя температура наиболее холодного периода, составляющего 15 % продолжительности всего отопительного периода. Исключением являются только промышленные цехи с большим выделением вредностей, для которых принимается равной (к таким цехам относятся: В - чугунолитейный, Г - сталелитейный, Д - термический, Е - кузнечный, Н - меднолитейный, М - цех металлических покрытий).

Когда температура наружного воздуха становится ниже , расход теплоты на вентиляцию не должен выходить за пределы расчетного расхода. Это достигается сокращением кратности обмена воздуха в помещении.

Расчетная нагрузка горячего водоснабжения, :

где 1,2 - коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонент-ских системах горячего водоснабжения;

- количество душей, шт. ([1], Приложение 2); ;

- норма расхода горячей воды в душе, ;

- температура смеси горячей и холодной воды в душе,

- температура холодной водопроводной воды,

- количество умывальников, шт. ([1], Приложение 2), ;

- норма расхода горячей воды на умывальник, ;

- температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике,

- теплоемкость воды, .

Зная все величины, найдем нагрузку горячего водоснабжения:

Найдем суммарную нагрузку:



Аналогичным образом рассчитываем расчетные нагрузки для всех зданий и результаты заносим в таблицу 1.1.

Обозначение Здания	Наименование здания							т/ч
А	Административное здание	18750	-	195,563	50,85	1,257	247,669	-
Б	Столовая	8000	90	28,8	140,8	10,14	179,74	3
З	Механический цех	37500	-	756,422	171,6	20,028	948,05	2
И	Ремонтный цех	50000	-	1159,4	144,0	27,067	1330,44	-
М	Цех покрытий металлами	15000	100	247,813	849,6	11,774	1109,19	3
Итого	129250	190	2387,972	1356,85	70,266	3815,09	8

Таблица 1.1 - Значения расчетных нагрузок для всех типов зданий

2. Построение графиков расхода теплоты

График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится на основании графика суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей (рис. 2.1): левой - график зависимости суммарных часовых расходов теплоты по различным видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха и правой - годовой график расхода теплоты в зависимости от продолжительности стояния наружных температур.

Графики расходов тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарный график расхода теплоты строятся по трем точкам, соответствующим трем среднесуточным температурам наружного воздуха: , и . При этом для определения недостающих значений тепловых нагрузок отопления и вентиляции ( при и ; при (для зданий с вредными тепловыделениями дополнительно при )) используют следующие формулы пересчета тепловых нагрузок:

где в качестве последовательно подставляют указанные выше температуры наружного воздуха.

Так как расчетная температура воздуха внутри помещений разная для зданий различного назначения, расчеты расходов теплоты на отопление и вентиляцию следует производить раздельно по каждому зданию или по их группе с одинаковой с последующим суммированием по типам нагрузки. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

Так как имеются здания с внутренним тепловыделением, то для них температура, с которой начнется отопление и вентиляция, не будет равна . Эту температуру найдем по следующей формуле:

Для столовой (Б):

;

Аналогичным образом находим температуру для цеха покрытия металлами (М).

;

Зная все температуры, найдем необходимые нагрузки для административного здания:

Нагрузка на отопление при :

Нагрузка на вентиляцию при :

Аналогичным образом находим нагрузки на отопление и вентиляцию для остальных зданий при всех вышеуказанных температурах (необходимо помнить, что температуры начала отопления и вентиляции для цеха покрытия металлами (М) , столовой (Б) . Так же необходимо помнить, что для цехов с большим выделением вредностей, нагрузку на вентиляцию необходимо считать при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции. Результаты заносим в таблицу 2.1.

Правая часть графика представляет собой зависимость суммарной тепловой нагрузки, соответствующей определенным среднесуточным температурам наружного воздуха (из левой части графика), от продолжительности стояния этих температур (числа часов за отопительный период со среднесуточными температурами наружного воздуха, равными и ниже данных).

Для построения правой части графика необходимо знать продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период для заданной климатической области ([2], Приложение 3), при этом следует заполнить таблицу 2.2.

Таблицу 2.2- Продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период

Значение среднесуточных температур,	-20	-15	-10	-5	0	+8
Продолжительность, часов	5	26	156	544	1950	3960

В летний период (диапазон продолжительности стояния от до

) тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение составит .

По данным таблиц 2.1 и 2.2 строим графики расхода теплоты (Приложение 1).

Таблица 2.1 - Результаты нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Температура	+ 8	- 6	- 17
Административное здание (А)			134,1	195,563
		21,188	50,85	50,85
		1,257
Температура	- 9	- 6	- 17
Столовая (Б)		21,819	-	28,8
		51,2	140,8	140,8
		10,14
Температура	+ 8	- 6	- 17
Механический цех (З)		183,375	504,281	756,422
		62,4	171,6	171,6
		20,028
Температура	+ 8	- 6	- 17
Ремонтный цех (И)		331,25	795	1159,4
		60,0	144,0	144,0
		27,067
Температура	+8	-6	- 17
Цех покрытий металлами (М)		-	169,93	247,813
		386,182	849,6	849,6
		11,774

3. Построение графика температур в подающем и обратном трубопроводах теплосети в зависимости от температуры наружного воздуха (графика центрального регулирования отпуска теплоты)

Одним из основных способов регулирования отпуска теплоты источником централизованного теплоснабжения является выработка тепла с оптимальными, экономически наиболее выгодными параметрами (качественное регулирование отпуска теплоты). Для определения таких оптимальных параметров теплоносителя строится график температур.

Построение графика основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха.

График температур в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха строится для заданных климатических условий и температурного графика сети в расчетном режиме () (рис. 3.1).

На ось ординат наносятся точки А и Б, соответствующие расчетной температуре теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах при . Далее находят на графике точку В, соответствующую расчетной температуре воздуха отапливаемых помещений и равной ей температуре теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.

Затем производят расчеты для построения линий АВ и БВ по следующим выражениям:



где и - температуры в подающем и обратном трубопроводах

теплосети при ?, ;

- температурный напор нагревательного прибора, ;

где - расчетная температура воды, поступающей в отопительные приборы (после смешения в элеваторе), , равная

где а - коэффициент смешения, равный отношению количества обратной воды, подмешиваемой элеватором, к количеству воды, поступа - ющей из теплосети (принимается ); Принимаем .

Тогда

- расчетный перепад температур воды в тепловой сети.

где , - температура воды в прямом и обратном трубопроводах тепловой сети соответственно при расчетной температуре наружного воз - духа , (, ).

- произвольная температура наружного воздуха в диапазоне темпе- ратур от до , ;

Зададимся произвольными температурами:

	-15	-12	-10	-8	-6	-2	2	4	10

- расчетный перепад температур воды в местной системе отопления, :

Найдем Дt:

Тогда и при :

Аналогичным образом рассчитываем значения и для всех произвольных температура наружного воздуха в диапазоне температур от до и результаты заносим в таблицу 3.1.

Таблицу 3.1 - Расчетные значения температуры в подающем и обратном трубопроводах теплосети.

tн` Значение	-15	-12	-10	-8	-6	-2	2	4	10
	133,74	124,28	117,93	111,53	105,08	92,02	78,7	71,92	50,88
	67,74	64,28	61,93	59,53	57,08	52,02	46,7	43,92	34,88

По данным таблицы 3.1 строим график температур в подающем и обратном трубопроводах теплосети в зависимости от температуры наружного воздуха.

Так как по тепловым сетям одновременно подается теплота на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (ГВС), для удовлетворения тепловой нагрузки ГВС необходимо внести коррективы в график температур воды в теплосети. Температура нагреваемой воды на выходе из водоподогревателя ГВС должна быть 60 - 65 , поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали для закрытой системы теплоснабжения принимается равной 70 . Для этого отопительный график срезается на уровне 70 °С.

Точка излома графика делит его на две части с различными режимами регулирования: в диапазоне температур наружного воздуха от температуры точки излома до осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты; в диапазоне от + 8 (температуры начала и окончания отопительного периода) до - местное количественное (регу - лирование расхода теплоносителя через абонентские системы).

По графику определяем температуру точки излома :

4. Определение часовых расходов сетевой воды

Расчетные расходы сетевой воды определяются отдельно для каждого вида нагрузки.

Расчетный расход сетевой воды на отопление, :

где - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре , ;

с - теплоемкость воды, ( ).

Тогда

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, кг/с:

где , - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре (кроме зданий В, Г, Д, Е, Н, П, для которых расчетные расходы сетевой воды рассчитываются при температуре ), .

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, кг/с:



где , - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре , .

Суммарный расход сетевой воды:

Аналогичным образом рассчитываем расходы сетевой воды для остальных зданий и заносим результаты в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Расчетные расходы сетевой воды

Наименование здания	Gот, кг/с	Gв, кг/с	Gг.в., кг/с	?G, кг/с
Административное здание (А)	0,667	0,253	0,011	0,931
Столовая (Б)	0,098	0,700	0,09	0,888
Механический цех (З)	2,579	0,853	0,178	3,610
Ремонтный цех (И)	3,953	0,716	0,241	4,909
Цех покрытий металлами (М)	0,845	4,224	0,105	5,174
Итого	8,142	6,746	0,624	15,513

Для построения графиков расходов сетевой воды, кроме расчетных, т.е. максимальных, по тем же формулам определяются другие характерные значения расходов сетевой воды:

- для отопления при , т. е. при температуре, соответствующей началу отопительного сезона (при этом необходимо учесть, что в зданиях, имеющих внутренние тепловыделения, начало отопительного сезона происходит при более низкой температуре);

- для вентиляции - также при . Кроме того, необходимо определить часовой расход сетевой воды на вентиляцию при , но т.к. без дополнительных данных о характеристиках калориферов, кратности обмена воздуха это сделать невозможно, то следует принять величину Gв на 15 % ниже расчетной (для зданий В, Г, Д, Е, Н, П равна расчетной);

- для горячего водоснабжения - при температуре .

Вышеперечисленные расходы сетевой воды рассчитаем по тем же формулам, что и расчетные расходы на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Результаты расчетов занесем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Результаты расчетов характерные значения расходов сетевой воды

Температура	+8	-6	-17
Административное здание (А)		0,496	0,667	0,667
		0,188	0,253	0,215
		0,011
Температура	+8	-6	-17
Столовая (Б)		-	0,098	0,098
		0,455	0,700	0,595
		0,09
Температура	+8	-6	-17
Механический цех (З)		1,629	2,579	2,579
		0,554	0,853	0,725
		0,178
Температура	+8	-6	-17
Ремонтный цех (И)		2,943	3,953	3,953
		0,533	0,716	0,609
		0,241
Температура	+8	-6	-17
Цех покрытий металлами (М		-	0,845	0,845
		3,431	4,224	3,591
		0,105

Графики расходов сетевой воды строятся для каждого вида нагрузки по всем зданиям, а также строится суммарный график расходов сетевой воды по всем видам нагрузки. На оси абсцисс откладываются температуры наружного воздуха от +18 до со всеми характерными точками, на оси ординат - значения расходов сетевой воды. Строим графики расхода сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, а также суммарный график расходов сетевой воды.

5. Гидравлический расчет тепловой сети

5.1 Общие сведения

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполня-ется для подающего теплопровода, принимая диаметр обратного теплопровода и падение давления в нем таким же, как и в подающем.

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывают расчетную схему тепловых сетей. На ней проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя ( или ), длины участков (). Здесь главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя.

Расчет состоит из двух этапов: предварительного и проверочного.

Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления , определяют диаметры трубопроводов , фактические удельные потери давления , а также скорость движения теплоносителя . Условный проход труб независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более . Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на участках и другие виды местных сопротивлений. Затем определяют потери давления в местных сопротивлениях, полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине. Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10 %. Если такая увязка невозможна, то излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами.

На основе имеющихся материалов гидравлических испытаний тепловых сетей и водопроводов в СНиП 2.04.07-86 рекомендуются следующие значения абсолютной эквивалентной шероховатости , для гидравлического расчета тепловых сетей:

Паропроводы……………….0,002;

Водяные сети ………………0,005;

Конденсатопроводы………..0,001;

5.2 Предварительный расчет

При известном располагаемом давлении для всей сети, а также для ответвлений предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления :

где - располагаемый перепад давления, Па;

- суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления), м;

- коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях:



где - расход теплоносителя на участке, кг/с.

В данной курсовой работе при неизвестном располагаемом перепаде давления в начале и конце теплотрассы удельные потери давления в тепловых сетях могут быть приняты согласно рекомендациям ([3]):

а) на участках главной магистрали 20 - 40, но не более 80 Па/м;

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

Примем удельные потери давления в сети согласно вышеизложенным рекомендациям и занесем их значения в таблицу 5.1:

· на первом участке:

Расходы сетевой воды мы считали ранее. Занесем их значения в таблицу 5.1:

· на первом участке:

Найдем диаметр трубопровода, м:

где - коэффициент, определяется по ([1], Приложение 7);



- расход теплоносителя на участке, кг/с.

Тогда диаметр трубопровода определим по формуле:

· на первом участке:

Полученный диаметр округляем до стандартного значения ([2], Приложение 11), а также выписываем условный проход do. Диаметр труб независимо от расчетного расхода воды должен приниматься не менее 32 мм.

Аналогичным образом рассчитываем диаметр трубопровода для остальных участков сети и округляем до стандартного значения. Расчетные значения заносим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Расчетные значения диаметров трубопровода

Номер участка	Удельные потери давления в сети RЛ, Па/м	Расходы сетевой воды G, кг/с	Расчетный диаметр трубопровода d, м	Стандартный внутренний диаметр трубопровода dвн, м	Площадь поперечного сечения в свету, F,
1	25	15,513	0,18	0,184	0,0267
2	30	14,625	0,17	0,184	0,0267
3	55	8,785	0,125	0,125	0,0123
4	85	3,610	0,082	0,082	0,00534
5	120	0,888	0,045	0,051	0,00204
6	130	0,931	0,045	0,051	0,00204
7	85	4,909	0,092	0,100	0,00786
8	70	5,175	0,097	0,100	0,00786

5.3 Проверочный расчет

После установления диаметров теплопроводов производится разработка монтажной схемы , которая заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей ([1], Приложение 6). В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор. Повороты трассы теплосети под углом 90-130є используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130є устанавливаются неподвижные опоры. Неподвижные опоры располагают на теплопроводах большего диаметра, запорную арматуру устанавливают на всех ответвлениях и на магистральных участках через одно - два ответвления. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0.6 МВт.

Найдем действительное линейное удельное падение давления, Па/м:

· для первого участка:

где - коэффициент, определяемый по ([1], Приложение 6).

Тогда

Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений, м:

где - коэффициент, определяемый по ([1], Приложение 7);

- сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке ([1], Приложение 8);

Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений:

· для первого участка:

Найдем эквивалентную длину местных сопротивлений:

· для первого участка:

Далее определяются потери давления на участке, Па:

где l - длина участка, выбирается из генплана с учетом масштаба.

· для первого участка:

Тогда

Аналогичным образом рассчитываем потери давления на главной магистрали. После расчета главной магистрали приступают к расчету ответвлений.

После определения потерь давления на каждом участке теплосети рассчитывают напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в конце каждого участка по следующим формулам:

где - напор в подающем трубопроводе в начале данного участка, кПа;

- напор в обратном трубопроводе в начале данного участка, кПа;

- потеря давления на i-м участке, кПа.

Тогда для первого участка получим:

Для последующих участков считаем напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в конце каждого участка аналогичным образом. Результаты расчетов заносим в таблицу5.2.

Таблица 5.2 - Результаты гидравлического расчета

№ участка
1	15,513	25	3,657	1945	0,5	23,729	0,069	56,015	25,562	30,453
2	14,625	15	10,972	1945	1,5	21,090	0,056	55,959	25,618	30,341
3	8,785	62,5	14,437	1334,0	3,2	57,927	0,454	55,505	26,073	29,432
4	3,610	45	5,593	894,0	2,1	89,468	0,462	55,043	26,534	28,509
5	0,888	12,5	2,942	573,0	2,0	65,503	0,103	55,912	25,665	30,247
6	0,931	27,5	2,942	573,0	2,0	72,0	0,565	55,394	26,183	29,211
7	4,909	20	6,827	1084,0	2,0	58,366	0,301	55,658	25,919	29,739
8	5,175	40	6,827	1084,0	2,0	64,863	0,102	55,403	26,175	29,228

6. Построение пьезометрического графика

После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей приступают к построению графика давлений для расчетной магистрали и характерных ответвлений. Напор, отсчитанный от оси прокладки теплопровода, называется пьезометрическим, а график давлений - пьезометрическим графиком.

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 строятся для гидростатического и гидродинамического режимов системы теплоснабжения. За начало координат принимают низшую отметку горизонталей рельефа местности. В принятых масштабах изображается рельеф местности вдоль теплотрассы и высоты присоединенных зданий. Строят линию статического напора, величина которого должна быть выше местных систем теплопотребления не менее чем на 5 м, обеспечивая их защиту от «оголения», и в то же время должна быть менее на 10 м (или более) величины максимального рабочего напора для местных систем.

Величина максимального рабочего напора местных систем теплопотребления составляет: для систем отопления со стальными нагревательными приборами и для калориферов - 80 м; для систем отопления с чугунными радиаторами - 60 м; для независимых схем присоединения с поверхностными теплообменниками - 100 м.

Гидростатический напор в системах теплоснабжения при теплоносителе воде должен определяться для температуры сетевой воды, равной 100 °С.

Затем приступают к построению графиков напоров для гидродинамического режима. По оси ординат вначале откладывают разность между низшей отметкой рельефа местности и отметкой оси теплопровода в камере подключения промпредприятия к магистральным сетям, затем величины начального и конечного напоров теплосети в этой камере ( и ). После этого строятся графики напоров подающей и обратной линий тепловой сети на основании данных таблицы 5.2.

Под пьезометрическим графиком располагают спрямленную однолинейную схему теплотрассы с ответвлениями, указывают номера и длины участков, диаметры трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.

7. Гидравлический расчет паропровода

Задачей гидравлического расчета паропроводов является определение диаметров трубопроводов и потерь давления по участкам, исходя из расхода пара, располагаемого перепада давления (разности давления в начале Рн и конце Рк паропровода) с учетом изменения плотности пара вследствие падения давления и изменения температуры пара за счет потерь теплоты в окружающую среду.

Для гидравлического расчета разрабатывается расчетная и монтажная схема паропроводов (Приложение).

7.1 Предварительный расчет

В предварительном расчете считают, что потери давления по длине паропровода происходят равномерно. Тогда среднее удельное падение давления находят по формуле, Па/м:

где Рн, Рк - давление пара в начале и в конце паропровода ([1],Приложение 4);

?l - длина паропровода (от камеры подключения до самого отдаленного потребителя);

где ,, - длины первого, второго и третьего участков соответственно (выбираем согласно масштабу из генплана).

- средний коэффициент местных потерь давления.

Для паропровода, состоящего из участков с различными расходами пара, определяется:

где и - коэффициент местных потерь давления и длина участка;

где - коэффициент, принимаемый для паровых сетей равным 0,05…0,1.

Принимаем:

- расход пара на рассматриваемом участке, кг/с.

Тогда коэффициент местных потерь давления:

· для первого участка:

Найдем средний коэффициент местных потерь давления:

Далее найдем среднее удельное падение давления:

Ориентировочное падение давления пара на участке, :

· для первого участка:

Давление пара в конце расчетного участка, :

· для первого участка:

Гидравлический расчет паропроводов производят по средней плотности пара на расчетном участке, :

где и - плотность пара в начале и в конце участка, определяемая по соответствующему давлению и температуре пара, ([3], таблица 3).

· для первого участка:

Тогда

В предварительном расчете падение температуры перегретого пара на каждые 100 м принимают . Принимаем

Температура пара в конце расчетного участка, :

· для первого участка:

где - температура пара в начале первого участка.

Определяется по давлению пара в начале данного участка с учетом перегрева пара в паровом котле типа ДЕ на 20 с целью предотвращения его конденсации при движении к потребителю ( ).

Тогда

Средняя температура пара, .

· на первом участке:

Диаметр паропровода, м.

· на первом участке:

где Ad - коэффициент, определяемый по ([1], Приложению 7).

Остальные величины, входящие в формулу для нахождения диметра трубопровода на данном участке находились ранее.

Аналогичным образом рассчитываем диаметры паропровода и промежуточные величины на всех участках главной магистрали. После расчета главной магистрали приступают к расчету ответвлений. Расчетные значения диаметров и промежуточных значений заносим в таблицу 8.1.

№ участка		Pн.i,	Pкi,	снi ,кг/м3	скi , кг/м3	сср , кг/м3	фнi ,	фкi ,	фсрi ,	di, м
1	2,805	0,450	0,422	2,286	2,143	2,215	167,90	167,275	167,588	0,207
2	8,695	0,422	0,335	2,139	1,695	1,917	167,90	165,963	166,931	0,178
3	5,049	0,335	0,285	1,695	1,440	1,567	165,963	164,838	164,838	0,130
4	2,524	0,285	0,397	2,143	2,014	2,079	167,275	166,994	166,994	0,144
5	4,488	0,397	0,290	1,695	1,466	1,580	165,963	165,463	165,463	0,152

Таблица 8.1 - Расчетные значения диаметров и промежуточных значений

7.2 Проверочный расчет

По аналогии с гидравлическим расчетом тепловой сети, определяются стандартные диаметры паропровода на всех участках ([2], Приложение 11) и составляется его монтажная схема.

· стандартный диаметр паропровода на первом участке:

Находим действительные значения удельных потерь давления, Па/м:

· на первом участке:

где AR - коэффициент, определяемый по ([1], Приложению 7).

Тогда

Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений, м:

где - коэффициент. ([1], Приложение 7);

- сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке ([1], Приложение 8);

Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлениях:

· для первого участка:

Найдем эквивалентную длину местных сопротивлений:

· для первого участка:

Далее определяются потери давления на участке, Па:

где l - длина участка (выбираем из генплана с учетом масштаба).

· для первого участка:

Тогда

Действительное давления пара в конце расчетного участка:

Далее найдем действительную температуру перегретого пара в конце расчетного участка, :

где - удельные потери теплоты изолированным паропроводом, ([1],

- удельная теплоемкость пара, соответствующая среднему давлению пара на участке, ;

· Для первого участка:

При ф?к выше температуры насыщения пара, соответствующей давлению P?к, конденсации пара не будет. По полученным значениям давления и температуры находится плотность пара в конце расчетного участка с?к и средняя плотность пара на участке с?ср. Если при проверочном расчете средняя плотность пара на участке и давление в конце паропровода оказались близки к значениям из предварительного расчета, то расчет можно считать законченным. В противном случае необходимо изменить диаметр паропровода и расчет повторить. После расчета всего паропровода расчетное давление пара у конечного потребителя должно оказаться не менее заданного Рк.

Далее найдем среднюю плотность пара на расчетном участке, кг/м3:

где и - плотность пара в начале и в конце участка, определяемая по соответствующему давлению и температуре пара, кг/м3 ([3], таблица 3).

· для первого участка:

Так как при проверочном расчете средняя плотность пара на участке и давление в конце паропровода оказались близки к значениям из предварительного расчета, то расчет можно считать законченным. Так же после расчета всего паропровода расчетное давление пара у конечного потребителя оказалось больше заданного Рк.

Аналогичным образом рассчитываем среднюю плотность пара на участках и давление в конце паропровода на главной магистрали. После расчета главной магистрали приступаем к расчету ответвлений. Промежуточные значения и расчетные значения плотности пара заносим в таблицу 8.2 и 8.3 соответственно.

Таблица 8.2 - Промежуточные значения

Номер участка Промежуточные значения	1	2	3	4	5
Удельная теплоемкость пара, кДж/кг·К;	2,207	2,198	2,131	2,198	2,131
Удельные потери теплоты изолированным паропроводом, Вт/м	90,308	83,720	77,371	77,371	84,168

Таблица 8.3 - Расчетные значения плотности пара

№ участка	, Па/м		, м	, Па	, Па	, Па	, Па	,	,	, кг/м3	, кг/м3
1	1194,99	0,5	5,334	0,362	4,500	4,138	4,360	167,90	167,440	2,142	2,214
2	1000,76	3.2	22,822	1,004	4,138	3,216	3,785	167,44	165,314	1,697	1,917
3	572.373	1.5	10,698	0,319	3,216	3,031	3,098	167,44	164,499	1,441	1,565
4	971.224	2.0	14,264	0,357	3,031	3,862	4,093	167,44	166,489	2,016	2,076
5	1277,25	2.0	14,264	0,693	3,862	2,657	3,126	167,67	166,729	1,459	1,576

8. Гидравлический расчет конденсатопровода

8.1 Общие сведения

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров конденсатопроводов, а также потерь давления на участках конденсатопровода.

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывают расчетную схему тепловых сетей (Приложение). На ней проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя (или ), длины участков (). Здесь главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя.

Расчет состоит из двух этапов: предварительного и проверочного.

Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления , определяют диаметры трубопроводов , фактические удельные потери давления , а также скорость движения теплоносителя . Условный проход труб независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с. Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на участках и другие виды местных сопротивлений. Затем определяют потери давления в местных сопротивлениях, полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине. Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10 %. Если такая увязка невозможна, то излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами.

На основе имеющихся материалов гидравлических испытаний тепловых сетей и водопроводов в СНиП 2.04.07-86 [5] рекомендуются следующие значения абсолютной эквивалентной шероховатости , для гидравлического расчета тепловых сетей:

Паропроводы……………….0,002

Водяные сети ………………0,005

Конденсатопроводы………..0,001.

8.2 Предварительный расчет

При известном располагаемом давлении для всей сети, а также для ответвлений предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления :

где - располагаемый перепад давления, Па;

- суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления), м;

- коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях: , где - расход теплоносителя на участке, кг/с.

Диаметр конденсатопровода определяют по расходу конденсата и удельному падению давления по длине , которое должно быть не более 100 Па/м.

Примем удельные потери давления в сети согласно вышеизложенным рекомендациям и занесем их значения в таблицу 9.1:

· на первом участке:

Расходы сетевой воды мы считали ранее. Занесем их значения в таблицу 9.1:

· на первом участке:

Найдем диаметр конденсатопровода, м:

где - коэффициент, определяемый по ([1];

- расход теплоносителя на участке, кг/с.

Тогда диаметр конденсатопровода определится следующим образом:

· на первом участке:

Полученный диаметр округляем до стандартного значения ([2], Приложение 11), а также выписываем условный проход do. Диаметр труб независимо от расчетного расхода воды должен приниматься не менее 32 мм.

Аналогичным образом рассчитываем диаметры конденсатопровода для остальных участков сети и округляем до стандартного значения. Расчетные значения заносим в таблицу 9.1.

Таблицу 9.1 - Расчетные значения диаметров конденсатопровода

Номер Участка	Удельные потери давления в сети RЛ, Па/м	Расходы сетевой воды G, кг/с	Расчетный диаметр конденсатопровода d, м	Стандартный Внутренний диаметр конденсатопровода dвн, м
1	45	2,222	0,080	0,082
2	50	1,389	0,065	0,070
3	70	0,566	0,043	0,051
4	70	0,833	0,050	0,051
5	70	0,833	0,050	0,051

8.3 Проверочный расчет

После установления диаметров конденсатопровода производится разработка монтажной схемы, которая заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно - регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей ([1], Приложение 6). В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор. Повороты трассы теплосети под углом 90-130є используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130є устанавливаются неподвижные опоры. Неподвижные опоры располагают на теплопроводах большего диаметра, запорную арматуру устанавливают на всех ответвлениях и на магистральных участках через одно-два ответвления. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0,6 МВт.

Найдем действительное линейное удельное падение давления, Па/м:

· для первого участка:

где - коэффициент, определяемый по ([1], Приложение 6).

Тогда

.

Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений, м:

где - коэффициент, определяемый по ([1], Приложение 7);

- сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке ([1], Приложение 8);

Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений:

· для первого участка:

Найдем эквивалентую длину местных сопротивлений:

· для первого участка:

Далее определяются потери давления на участке, Па:

где l - длина участка (выбираем из генплана с учетом масштаба).

· для первого участка:

Тогда

Аналогичным образом рассчитываем потери давления на главной магистрали. После расчета главной магистрали приступают к расчету ответвлений.

Таблица 9.2 - Результаты гидравлического расчета

№ участка
1	2,222	25,0	1,121	0,0894	0,5	40,565	1,060
2	1,389	77,5	5,888	0,0763	3,2	36,377	3,033
3	0,566	45,0	1,858	0,0573	1,5	31,848	1,492
4	0,833	22,5	2,477	0,0573	2,0	68,982	1,723
5	0,833	40,0	2,477	0,0573	2,0	68,982	1,206

9. Построение продольного профиля тепловой сети

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль. На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, существующие - штриховой); пересекаемые инженерные сети и сооружения; отметки низа трубы тепловой сети, дна и потолка канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; кроме того, дается развернутый план трассы с указанием углов поворота, ответвлений, неподвижных опор, компенсаторов и...