6. 1 гидравлический расчет водяной тепловой сети

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Определяем расход воды у потребителей в кг/с по формулам:

Жилой микрорайон

(6.1)

где - коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаю по [1] =1,2.

кг/с

Промышленное предприятие

(6.2)

кг/с

(6.3)

Выбираем главную магистраль водяной тепловой сети. Она определяется по максимальным гидравлическим потерям.

Р_н=ΔР_Σ+ρg(z_п-z₁) (6.4)

Задаемся R_Л=50 Па/м

l_пр=(1,05…1,25)l_геом

Р_к-ж=50∙1,2∙(1600+1200)+3∙980∙9,8=1,97∙10⁵ Па

Р_К-_ПП=50∙1,2∙2100+2,5∙980∙9,8=1,5∙10⁵ Па;

Исходя из определения главной магистрали, за главную магистраль принимается та линия, которая подает тепло наиболее удаленным районам. Так как жилой район наиболее удален от источника теплоснабжения, то за главную магистраль принимаем линии, ведущие к жилому району, то есть за главную магистраль принимаем участок И-ТК-Ж.

РАСЧЕТ УЧАСТКА И – ТК

а) Задаемся величиной удельных потерь давления R_l=50-100 Па/м.

Примем R_l=50 Па/м [4].

б) Определяем ориентировочный внутренний диаметр трубопровода, м:

, (6.5)

где G – расход воды на участке, кг/с;

А_d – коэффициент, который зависит от удельной шероховатости К_э и плотности воды. По [4] принимаем равный А_d=0,117; [1]; К_э=0,0005 (для новых труб);

м

в) По [4] определяем стандартный диаметр:

_dгост=530 мм

г) Расчитываем среднюю скорость на участке, м/с:

(6.6)

м/с

д) Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

, (6.7)

где - кинематическая вязкость воды, примем её при средней температуре в магистральных трубопроводах t= ºС, и при давлении превышающем критическое при 100ºС на 50 кПа (запас на невскипание) - = 0,271 ∙ 10^-6 м²/с

>Re_пр

Значение предельного коэффициента Рейнольдса:

(6.8)

Т.к. значение Re>Re_пр, то при определении коэффициента гидравлического трения величиной пренебрегаем.

е) Определяем действительное значение удельной потери давления, Па/м:

, (6.9)

где l - коэффициент гидравлического трения

(6.10)

Па/м

ж) Определяем эквивалентную длину участка трубопровода, м:

, (6.11)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений, определяем по [4]:

По условию задания на проектирование на каждом участке имеются следующие местные сопротивления: две задвижки, один обратный клапан, один шов на каждые 25 метров трубопровода, один П-образный компенсатор на каждый 100 метров. Таким образом при геометрической длине участка l=1600 метров на участке имеются 64 сварных швов и 16 П-образных компенсаторов;

(6.12)

Принимаем по [4] значения сопротивлений:

Фактическая потеря напора на участке:

(6.13)

Па

з) Определяем потери напора, м:

(6.14)

где - средний удельный вес воды;

м.

РАСЧЕТ УЧАСТКА ГЛАВНОЙ МАГИСТРАЛИ ЖИЛОЙ РАЙОН – ТК.

а) Задаемся R_l=50 Па/м.

б) Определяем ориентировочный диаметр трубопровода, м:

,

где G – расход воды на участке, кг/с;

А – коэффициент равный 0,117;

м

в) По [4] определяем стандартный диаметр:

d_гост=466 мм

г) Расчитываем среднюю скорость на участке, м/с:

м/с

д) Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

,

где - кинематическая вязкость воды, = 0,271 ∙ 10^-6 м²/с

>Re_кр

Значение предельного коэффициента Рейнольдса:

е) Определяем действительное значение удельной потери давления, Па/м:

,

где l - коэффициент гидравлического трения

Па/м

ж) Определяем эквивалентную длину участка трубопровода, м:

,

где Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений, определяемая по [5].

По условию задания на проектирование на каждом участке имеются следующие местные сопротивления: две задвижки, один обратный клапан, один шов на каждые 25 метров трубопровода, один П-образный компенсатор на каждый 100 метров. Таким образом при геометрической длине участка l=1600 метров на участке имеются 48 сварных швов и 12 П-образных компенсаторов;

Принимаем по [4] значения сопротивлений:

Фактическая потеря напора на участке:

Па

Определяем потери напора, м:

где - средний удельный вес воды;

м.

РАСЧЕТ ОТВЕТВЛЕНИЯПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ – ТК

Алгоритм расчета аналогичен участку И-ТК. При расчете воспользуемся формулами

(6.5-6.14).

а) Задаемся R_l=50 Па/м.

б) Определяем ориентировочный диаметр трубопровода, м:

,

где G – расход воды на участке, кг/с;

А – коэффициент равный 0,117;

м

в) По [4] определяем стандартный диаметр:

d_гост=325 мм

г) Расчитываем среднюю скорость на участке, м/с:

м/с

д) Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

,

где - кинематическая вязкость воды, = 0,271 ∙ 10^-6м²/с

>Re_кр

Значение предельного коэффициента Рейнольдса:

е) Определяем действительное значение удельной потери давления, Па/м:

,

где l - коэффииент гидравлического трения

Па/м

ж) Определяем эквивалентную длину участка трубопровода, м:

,

где Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений, определяемая по [5].

По условию задания на проектирование на каждом участке имеются следующие местные сопротивления: две задвижки, один обратный клапан, один шов на каждые 25 метров трубопровода, один П-образный компенсатор на каждый 100 метров. Таким образом при геометрической длине участка l=500 метров на участке имеются 20 сварных швов и 5 П-образных компенсаторов;

Принимаем по [4] значения сопротивлений:

Фактическая потеря напора на участке:

Па

Определяем потери напора, м:

где - средний удельный вес воды;

м.

В начале участка источник-ПП устанавливаем диафрагму, которая понижает давление

Расчет дроссельной диафрагмы

Диаметр отверстия диафрагмы определяется по следующей формуле, мм:

,

где G – расчетный расход воды на участке, т/ч;

DH - напор, гасимый диафрагмой, м.в.ст.

мм

Результаты расчета сводим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1. Результаты гидравлического расчета водяной тепловой сети.

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график для водяной тепловой сети.

6.2 ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА ТЕПЛОВОЙ СЕТИ.

1. Построение пьезометрического графика начинаем с определения напора в коллекторе обратного трубопровода на источнике системы теплоснабжения. Эта точка определяется из условия обеспечения избыточного напора и минимального напора во всасывающем патрубке сетевого насоса. Величина напора находится в пределах 5..25 м.вод.ст. Принимаем H₀₁=15 м.вод.ст. , [4]

2. Напор в точке ТК:

(6.15)

3. Напор в обратном трубопроводе на абонентских вводах в жилой район:

(6.16)

4. Напор в прямом трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы с учётом потерь давления в абонентской установке, м. вод.ст.:

(6.17)

5. В прямом трубопроводе в точке ТК:

(6.18)

6. Коллектор прямого трубопровода в точке И:

(6.19)

7. Прямой трубопровод на вводе в ПП:

(6.20)

8. Обратного трубопровода на вводе в ПП:

(6.21)

9. К пьезометрическому напору на подающем коллекторе добавляются потери напора в теплоприготовительной установке

График изображен на рисунке 6.3.

Рисунок 6.2 Схема двухпроводной тепловой сети

Рисунок 6.3 Пьезометрический график тепловой сети

Исходя из построенного графика тепловой сети, получаем, что все вышеперечисленные требования выполняется как во время циркуляции воды, так и при прекращении циркуляции. Следовательно, принятая закрытая, двухтрубная, с зависимым присоединением отопительных установок система теплоснабжения подходит.

6.3 ВЫБОР ПОБУДИТЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ.

6.3.1 СЕТЕВЫЕ НАСОСЫ.

Напор сетевых насосов следует принимать равным разности напоров на нагнетательном и всасывающем патрубках сетевого насоса при суммарных расчетных расходах воды. По пьезометрическому графику напор сетевого насоса будет равен:

, (6.22)

где DH_тпу – потери напора в теплоприготовительной установке, м;

DH_под – потери напора в подающем трубопроводе, м;

ΔН_ПОД = ΔH_И-ТК + ΔР_ТК-Ж = 17+11,2 =28,2 м. вод.ст.;

DH_обр – потери напора в обратном трубопроводе, м;

ΔН_ОБР = ΔН_ПОД=28,2м. вод.ст.;

DH_аб – потери напора у определяющего абонента, м.

Тогда по формуле (4,22):

Подача сетевого насоса равна расчётному расходу сетевой воды:

G = G_И-ТК

G=373,1 кг/с = 1343,2 м³/ч.

Согласно [4] количество сетевых насосов должно быть не менее двух, один из которых резервный. По [2] выбираем три насосов типа СЭ-800-55-11включенных параллельно, (один резервный, два рабочих).

Характеристика насосов:

Частота вращения n=1500 об/мин;

Мощность N=243 кВт;

КПД не менее 80 %.

Рассчитываем характеристику сети:

, (6.23)

где S – сопротивление сети, ;

Задаваясь различными величинами подачи V, строим характеристику сети, значения заносим в таблицу 6.2

Таблица 6.2 Построение характеристики сети

Характеристика насоса расчитывается по формуле:

, м

Основные технические характеристики сетевого насоса типа СЭ по ГОСТ 22465-77*

Н_он=61,3 м. и .

Таблица 6.3 Построение характеристики насосов

1 – характеристика сети; 2 – характеристика насоса.

Рисунок 6.4. – Совмещенная характеристика сети и насоса.

Пересечение характеристик сети и насоса находится в точке Н=87м вод ст и V= 1310 м3/ч, а рабочей точке соответствуют значения - Н=93 м вод ст и V=1343,2 м³/ч. Следовательно, необходима обрезка диаметра рабочего колеса сетевого насоса.

6.3.2.ПОДПИТОЧНЫЕ НАСОСЫ

Напор подпиточных насосов должен определяться из условий поддержания в водяных тепловых сетях статического давления, т.е. быть равен полному статистическому напору сети:

ΔН_ст = 53,2 м. вод.ст.

Подачу подпиточных насосов V³под, м³/ч (в закрытых системах теплоснабжения ее следует принимать равной расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети, исходя из аварийной подпитки [1]) , определяем по формуле:

(6.24)

где Q – мощность системы теплоснабжения, Q = 81,35 МВт из п.1.1;

65 – объем сети, отнесенной к одному МВт нагрузки;

Тогда по формуле (6.24):

Выбираем 3 насоса К20/30, один из которых является резервным.

Таблица 6.4Основные технические характеристики подпиточного насоса К20/30

Строим характеристику сети, пользуясь формулой (6.23):

Задаваясь различными величинами подачи V, строим характеристику сети, значения заносим в таблицу 6.5

Таблица 6.5 Построение характеристики сети

Таблица 6.6 Построение характеристики насосов

1 – характеристика сети; 2 – характеристика насоса.

Рисунок 6.5 – Совмещенная характеристика сети и насоса