Расчет тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

19

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Инновационный Евразийский Университет

Кафедра «Теплоэнергетика и Металлургия»

Курсовая работа

по дисциплине «Теплоэнергетические системы и энергоиспользование»

тема Расчет тепловых сетей

Проверила ст. преподаватель

Харченко С.П.

Павлодар 2010

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Определить максимальный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилого и промышленного районов, произвести выбор схемы тепловой сети, выполнить гидравлический и тепловой расчет разветвленной тепловой сети, построить суммарный годовой график тепловой нагрузки и пьезометрический график тепловой сети.

Таблица 1 - Варианты заданий на курсовую работу

Первая буква фамилии студента	Район теплофикации	Количество жителей района, тыс.ч.	Строительный объем промышленного предприятия, тыс.м.куб.
Н	Самара	61	560

Таблица 2 - Варианты заданий на курсовую работу

Последняя цифра шифра	Наименование промышленных предприятий	Тип водяной системы теплоснабжения	Источник теплоснабжения
2	Тракторный завод	двухтрубная, закрытая	ТЭЦ

Таблица 3 - Примерный перечень цехов

Наименование завода	Перечень цехов
Тракторный	Сталелитейный, Сталелитейный, кузнечный, механических покрытий, механосборочный, ремонтный, склады, административные и бытовые помещения

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ

При проектировании систем теплоснабжения жилых районов и промышленных предприятий расчет тепловых нагрузок обычно выполняют по укрупненным показателям.

1.1 Расход тепла на отопление

Расчетные (максимальные) потери тепла отдельными промышленными зданиями , кДж/с, определяются

,

Термический

= (1+0,76)(18+27)·0,24·75000·0,6·10^-3=855,36

Кузнечный

= (1+0,76)(18+27)·0,18·100000·0,6·10^-3=855,36

Механический

= (1+0,76)(18+27)·0,446·135000·1·10^-3=4768,632

Механосборочный

= (1+0,76)(18+27)·0,42·200000·1·10^-3=6652,8

Ремонтный

= (1+0,76)(18+27)·0,53·20000·1·10^-3=839,52

Склады

= (1+0,76)(18+27)·0,53·10000·1·10^-3=419,76

Административные и бытовые помещения

= (1+0,446)(18+27)·0,29·20000·1·10^-3=377,406

где ? - коэффициент инфильтрации;

t_в - усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания , ^оС;

t_но - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается в зависимости от климатического района , ^оС;

q_o - удельная отопительная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения , Дж/(с м³ град);

V - строительный объем отдельного здания по наружному обмеру, м³;

? - коэффициент, учитывающий внутренние тепловыделения. Для чугунолитейных, сталелитейных и меднолитейных цехов ? = 0,25-0,5; для термических и кузнечных цехов ? = 0,5-0,7; для остальных цехов ? = 1.

Коэффициент инфильтрации определяется по выражению

,

Административные

?= 0,035 =0,446

Промышленные

?= 0,035 =0,76

где b - постоянная инфильтрации, для промышленных зданий принимается

b = 0,035 - 0,040 с/м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

L - свободная высота здания, м. Для общественных и административных зданий принимается равной высоте этажа. Для промышленных зданий может принимать значение L = (5-30) м.

W_В - средняя скорость ветра наиболее холодного месяца, м/с.

При отсутствии данных о жилых и общественных зданиях района расход тепла на его отопление , кДж/с, определяется согласно по формуле

,

=1,51·9·61000(1+0,25)=1036237,5

где q - укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1 м² жилой площади , кДж/(с·м²);

F_ж - жилая площадь, определяется исходя из 9 м² на одного жителя района, м²;

k_o - коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным 0,25.

1.2 Расход тепла на вентиляцию

Расход тепла на вентиляцию принимается по проектам местных систем вентиляции или по типовым проектам зданий. При отсутствии таких проектов расход тепла на вентиляцию принимается по укрупненным показателям.

Для промышленных зданий расчетный (максимальный) расход тепла на вентиляцию , кДж/с, определяется по формуле

,

Термический

= 0,70·75000·(18+18)·10^-3 = 1890

Кузнечный

= 0,35·100000·(18+18)·10^-3 = 1260

Механический

= 0,13·135000·(18+18)·10^-3 = 631,8

Механосборочный

= 0,10·200000·(18+18)·10^-3 = 720

Ремонтный

= 0,12·20000·(18+18)·10^-3 = 86,4

Склады

= 10000·(18+18)·10^-3 = 360

Административные и бытовые помещения

= 0,11·20000·(18+18)·10^-3 = 792

где q_В - удельная вентиляционная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения , кДж/(с·м³·град);

tнв - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции , ^оС.

Для жилого района расход тепла на вентиляцию общественных зданий , кДж/с, определяется по формуле

,

= 0,4·0,25·1,51·9·61000 = 82899

где k_В - коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий, принимается равным 0,4.

1.3 Расход тепла на горячее водоснабжение

Средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение производственных цехов, имеющих душевые, , кДж/с, определяется

,

Термический

Q^з_гв = 4,177·22·0,075(55-5) = 344,6

Q^л_гв = 4,177·22·0,075(55-15) = 275,7

Кузнечный

Q^з_гв = 4,177·30·0,075(55-5) = 469,9

Q^л_гв = 4,177·30·0,075(55-15) = 375,9

Механический

Q^з_гв = 4,177·40·0,075(55-5) = 626,6

Q^л_гв = 4,177·40·0,075(55-15) = 501,2

Механосборочный

Q^з_гв = 4,177·60·0,075(55-5) = 939,9

Q^л_гв = 4,177·60·0,075(55-15) = 751,9

Ремонтный

Q^з_гв = 4,177·6·0,075(55-5) = 704,87

Q^л_гв = 4,177·6·0,075(55-15) = 704,87

Склады

Q^з_гв = 4,177·3·0,075(55-5) = 46,9

Q^л_гв = 4,177·3·0,075(55-15) = 37,6

Административные и бытовые помещения

Q^з_гв = 4,177·60·0,075(55-5) = 939,9

Q^л_гв = 4,177·60·0,075(55-15) = 751,9

где с - теплоемкость воды , кДж/(кг·град);

р - количество душевых сеток в цехе,

а - норма расхода горячей воды на одну душевую сетку, принимается равной 0,075 кг/(с.·душ.сетка);

t_х - температура холодной водопроводной воды, ^оС.

При отсутствии данных о температуре холодной водопроводной воды ее принимают в отопительный период равной t_хз= 5 ^оC и в летний период t_хл= 15 ^оC . Количество душевых сеток следует принимать по количеству работающих в одной из смен, которое можно определить по приближенным формулам. Для производственных цехов количество работающих в одну смену m', чел, определяется

m' = (0,001?0,005) V,

Термический

m' =0,003·75000 = 220

Кузнечный

m' =0,003·100000 = 300

Механический

m' =0,003·135000 =400

Механосборочный

m' =0,003·200000 = 600

Ремонтный

m' =0,003·20000 = 60

Склады

m' =0,003·10000 =30

для административных зданий

m" = (0,01?0,05) V,

m^” =0,03·20000 = 600

где V - строительный объем отдельного цеха или здания, м³

Нагрузку на одну душевую сетку рекомендуется принимать: для производственных процессов, осуществляемых в помещениях, в которых избытки явного тепла незначительны и отсутствуют значительные выделения влаги, пыли, особо загрязняющих веществ - от 6 до 15 чел; для производственных процессов, осуществляемых при неблагоприятных метеорологических условиях, при значительном выделении влаги, пыли, особо загрязняющих веществ - от 3 до 6 чел.

При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в жилых районах можно ориентировочно определить средне недельный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение , кДж/с, по формуле

,

где 1,2 - коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещения от трубопроводов систем горячего водоснабжения;

m - число жителей района, чел;

a - норма расхода горячей воды для жилых зданий на одного жителя, можно ориентировочно принимать равной 110 л/сут;

b - то же, для общественных зданий района, при отсутствии данных должна приниматься равной 25 л в сутки на одного человека.

1.4 Построение годового графика тепловой нагрузки

Расчет теплопотребления выполняется для жилого района в целом, для промышленного предприятия - по цехам. Все результаты расчетов теплопотребления отдельными абонементами сводятся в таблицу 1.

Суммарный расход тепла Q_СУМ, кДж/с, будет равен

.



По данной формуле определяется расчетный (максимальный) расход тепла при температуре t_нo. С изменением температуры наружного воздуха, будет изменяться расход тепла абонентами. Минимальный расход тепла будет при температуре конца отопительного периода t_нo=+8 ⁰С.

Минимальные расходы тепла на отопление и вентиляцию при температуре t_нo определяются пересчетом

,

.

Таблица 1 - Расчет теплопотребления района теплофикации

Наименование тепло потребителя	Строительный объем, м3	Температура воздуха в помещении, 0С	Расчетная наружная температура для отопления, 0С	Расчетная наружная температура для вентиляции, 0С	Коэффициент инфильтрации	Коэффициент внутренних теплопотерь	Отопительная характеристика, кДж /м 3 с. град.	Вентиляционная характеристика, кДж/м3с.град	Количество человек	Количество душевых сеток в цехе	Расход тепла на отопление, кДж/с	Расход тепла на вентиляцию, кДж/с	Расход тепла на горячее водоснабжение, кДж/с	Суммарный расход тепла, кДж/с
	V	tB	tHO	tHB		?	qo	qв	m	p	Q0 max	QBmax	QrB	Qcym
Промышленное предприятие Цехи:
Термический	75000	18	-27	-18	0,76	0,6	0,24	0,70	220	22	855,36	1890	620,3	3365,66
Кузнечный	100000	18	-27	-18	0,76	0,6	0,18	0,35	300	30	855,36	1260	845,8	2961,16
Механический	135000	18	-27	-18	0,76	1	0,446	0,13	400	40	4768,632	631,8	1127,8	6528,232
Механосборочный	200000	18	-27	-18	0,76	1	0,42	0,10	600	60	6652,8	720	1691,8	9064,6
Ремонтный	20000	18	-27	-18	0,76	1	0,53	0,12	60	6	839,52	86,4	1409,6	2335,52
Склады	10000	18	-27	-18	0,76	1	0,53	-	30	3	419,76	360	84,5	864,26
Административные и бытовые помещения	20000	18	-27	-18	0,446	1	0,29	0,11	600	60	377,406	792	1691,8	2861,206
Итого	560000										14768,838	5740,2	7471,6	27980,638
Жилой микрорайон											1036237,5	82899	42997	1162133,5
Всего											1051006,338	88639,2	50468,6	1190114,138

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

отопление тепловой сеть гидравлический

Расчетный часовой расход воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при центральном качественном регулировании отпуска тепла должен определяться отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с последующим суммированием, по приведенным ниже формулам.

Расчетный часовой расход воды на отопление G_О, кг/с, определяется

.

Участок 0-1 G₀ = = 3043,92

Участок 1-2 G₀ = = 3001,15

Участок 1-3 G₀ = = 42,77

Расчетный часовой расход воды на вентиляцию G_В, кг/с,

,

Участок 0-1 G_в = = 256,48

Участок 1-2 G_в = = 240,09

Участок 1-3 G_в = = 16,62

где Q₀^max, Q_B^max - максимальные расходы тепла соответственно на отопление и вентиляцию предприятия и жилого района, кДж/с;

с - теплоемкость воды , кДж/(кг.град);

t₁, t₂ - температуры воды в подающей и обратной линиях водяной тепловой сети при температуре наружного воздуха t_HO , ⁰C;

t₁^B, t₂^B - температура воды в подающей и обратной линиях при температуре наружного воздуха t_HВ, могут приниматься равными соответственно t₁ и t₂, ⁰С.

Температура воды в подающем трубопроводе двухтрубных водяных сетей при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования принимается t₁= 150⁰С.

При одновременной подаче тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение должно приниматься центральное регулирование отпуска тепла. При этом температура воды в обратном трубопроводе должна приниматься t₂= 70⁰С .

Расчетный расход воды на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения G_ГВ, кг/с, при параллельной схеме присоединения водонагревателей потребителей

,

Участок 0-1 G_гв = = 292,3

Участок 1-2 G_гв = = 249,1

Участок 1-3 G_гв = = 43,3

где t₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температур воды,

t₃ - температура воды после параллельно включенного водонагревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды; рекомендуется принимать t₃= 30⁰С .

В закрытых системах теплоснабжения суммарный расчетный расход воды в тепловой сети является суммой расходов воды на отдельные виды тепловой нагрузки. Причем, поскольку вода из тепловой сети не разбирается, расходы в падающей и обратной линиях сети одинаковы

G_p = 3043,92 + 256,48 + 292,3 = 3592,7

G_p = 3001,15 + 240,09 + 249,1 = 3490,34

G_p = 42,77 + 16,62 + 43,3 = 102,69

Расчетный расход воды определяется для каждого участка тепловой сети. Результаты расчетов заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчетные расходы воды

Номер участка	Расчетные расходы воды, кг/с
	GО	GВ	GГВ	GР
0-1	3043,92	256,48	292,3	3592,7
1-2	3001,15	240,09	249,1	3490,34
1-3	42,77	16,62	43,3	102,69

3. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК

На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети.

При зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети, полный статический напор определяется из условия обеспечения в верхних точках наиболее высоко расположенных отопительных установок, избыточного давления не менее 0,05 МПа (5 м.вод.ст.), по выражению

где z - геодезическая отметка, на которой расположено здание, м;

L - высота здания, м.

Для каждого элемента системы пьезометрический статистический напор можно определить по выражению:

,

где z_i - геодезическая отметка каждого элемента системы, м.

По величине пьезометрического статистического напора проверяются условия механической прочности всех элементов системы теплоснабжения с учетом допустимых величин, значения которых приведены в приложении И.

Полный статистический напор в системе будет равен:

.

Пьезометрические напоры соответственно в оборудовании источника теплоснабжения, в нижних этажах жилых и промышленных зданий будут равны

Следовательно, для данной системы теплоснабжения возможно присоединение отопительных установок абонентов по зависимой схеме и устанавливается общая статистическая зона для всей системы. При этом пьезометрические напоры не будут превышать допустимых значений.

Полный напор на обратном коллекторе станции Н₀ , м должен быть не менее 5 м.вод.ст. из условия обеспечения избыточного давления в обратной линии. В расчетах рекомендуется принимать .

Так как общий расход воды 40050,7м³/ч, то выбираем 8 сетевых насосов марки СЭ-5000-160.

Величина полного напора на подающем коллекторе станции Н_п, м, будет равна

H_п = 15+160 = 175

где Н_сн - напор развиваемый сетевым насосом, м.

Тогда располагаемый напор на коллекторах станции , м, будет равен

?Н_с = 175-15-20 = 140

где - потеря напора сетевой воды в тепло подогревательной установке станции, пиковой котельной и станционных коммуникациях (обычно 20-25 м).

Задавшись располагаемым напором на коллекторах станции и располагаемым напором у абонента Н_аб можно определить располагаемую потерю напора на трение в трубопроводах тепловой сети ?Н_тс, м

.

?Н_тс = 140-20 = 120

В двухтрубной закрытой системе теплоснабжения эта потеря напора располагается поровну между подающей и обратной линиями тепловой сети

,

Н^п = ?Н^о = = 60

где , - соответственно потеря напора в подающей и обратной линиях тепловой сети, м.

Наличие в закрытых системах насосных, насосно-смесительных или дросселирующих подстанций, особенности открытых систем, особенности рельефа местности накладывают свои особенности на пьезометрический график, которые необходимо учитывать.

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

4.1 Предварительный расчет

Расчет начинается с начального участка расчетной магистрали (0-1). По формуле Б.Л. Шифринсона определяется предварительное значение средней доли местных потерь давления на данном участке

?₀₁ = 0,03 = 1,8

где - расход теплоносителя на рассматриваемом участке 0-1, кг/с;

z - постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя. Для воды рекомендуется принимать z = 0,03 - 0,05. Предварительное значение удельного линейного падения давления на участке 0-1, Па/м, т.е. падение давления на единицу длины трубопровода определяется по формуле

R_л01 = = 58,3

где p - объемная плотность воды (приложение Е, таблица Е.1), кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

- потеря напора по всей длине трассы 0-1-2, м. Принимается равной потери напора в подающей линии ; - длина трубопровода на трассе 0-1-2, м. Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 0-1 , м



d_в01 = 0,117 ? 1300

где А_d - постоянный расчетный коэффициент для определения диаметра трубопроводов.

4.2 Проверочный расчет

Ориентировочное расчетное значение диаметра трубопроводов округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего диаметра .т.е принимаем стандартный внутренний диаметр d_в01 = 1392 мм .

Количество компенсаторов установленных на участке 0-1 будет равно

,

n_к01 = 1350/200 ? 7

где l₀₁ - длина рассматриваемого участка, м;

l_x - расстояние между неподвижными опорами, м.

При установке П - образных компенсаторов длина трубопровода на участке 0 - 1 , м, увеличивается на величину

l_k01 = 2 · 12,6 · 7 = 176,4

где Н - вылет (плечо) компенсатора, м.

Вылет П - образного компенсатора Н, м, можно определить по формуле



H = = 12,6

где С_х - коэффициент конфигурации теплопровода, рекомендуется принимать

С_х= 0,3;

Е - модуль упругости первого рода , МН/м²;

d_H01 - наружный диаметр трубопровода, м;

- максимальное допустимое напряжение при расчете усилий тепловых удлинений, рекомендуется принимать

- расчетное тепловое удлинение трубопровода, м.

Расчетное тепловое удлинение трубопровода , м, можно определить по формуле

,

?l_x = 0,5 · 0,0125 · 200 · 10^-3 (150+6,1) = 0,195

где К₁- коэффициент зависящий от температуры теплоносителя ;

- коэффициент линейного расширения материала трубопровода , мм/м.град;

t₁ - максимальная температура теплоносителя (принимается для прямой и обратной линий, равной температуре теплоносителя в прямой линии), °С;

t₀ - температура окружающей среды, °С.

Температура окружающей среды принимается :

- при надземной прокладке равной среднегодовой температуре наружного воздуха ;

Уточненное значение удельных линейных потерь давления на участке 0-1 , Па/м, будет равно

Rл01 = 13,64 · 10^-6 = 44,5

где А_R - вспомогательный расчетный коэффициент ;

G_p01 - расход теплоносителя на данном участке, кг/с.

При выполнении гидравлического расчета величину местных потерь выражают через эквивалентные линейные потери условных участков, имеющих эквивалентную длину l_э. Эквивалентную длину всех местных сопротивлений участка 0-1 l_э01, м, можно определить по формуле

l_э01 = 60,7 (2 · 0,3 + 7 · 4 · 1,27) 1,3^1.25 = 3047

где А_l - вспомогательный расчетный коэффициент ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;

- коэффициент отдельного местного сопротивления ;

n -количество местных сопротивлений на данном участке.

Падение давления на участке 0-1 , Па, будет равно

.

?P_л01 = 44,5 · (1350 + 176,4 + 3047) = 203516,3

Потере напора на участке 0-1 , м

?H₀₁ = = 22,7

Тогда располагаемый напор в т. I тепловой сети (рисунок 4 и 5) с учетом потери напора в подающей и обратной линиях , м, будет равен

?H₁ = 140 - 2 · 22,7 = 94,6

Расчет участка 1-2 магистрали.

Предварительное определение доли местных потерь давления на этом участке

.

?₁₂ = 0,03 = 1,8

Далее определяется предварительное значение линейных потерь давления на участке 1-2 R_л12, Па/м

R_л12 = = 61,3

где l₁₂ - длина трубопровода на участке 1-2;

- потеря напора на участке 1-2 расчетной магистрали, м.

Потеря напора на участке 1-2 , будет равна

?H₁₂ = 0,5 · (94,6 - 20) = 37,3

Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 1-2 , м

d_в12 = 0,117 · ? 1300

Проверочный расчет.

Ориентировочное расчетное значение диаметра трубопроводов округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего диаметра .т.е принимаем стандартный внутренний диаметр d_в12 = 1392 мм .

Количество компенсаторов установленных на участке 1-2 будет равно

,

n_к12 = 1950/200 = 10

где l₁₂ - длина рассматриваемого участка, м;

l_x - расстояние между неподвижными опорами, м.

При установке П - образных компенсаторов длина трубопровода на участке

1-2 , м, увеличивается на величину



l_k12 = 2 · 12,6 · 10 = 252

где Н - вылет (плечо) компенсатора, м.

Вылет П - образного компенсатора Н, м, можно определить по формуле

H = = 12,6

где С_х - коэффициент конфигурации теплопровода, рекомендуется принимать

С_х= 0,3;

Е - модуль упругости первого рода , МН/м²;

d_H12 - наружный диаметр трубопровода, м;

- максимальное допустимое напряжение при расчете усилий тепловых удлинений, рекомендуется принимать

- расчетное тепловое удлинение трубопровода, м.

Расчетное тепловое удлинение трубопровода , м, можно определить по формуле

,

?l_x = 0,5 · 0,0125 · 200 · 10^-3 · (150 + 6,1) = 0,195

где К₁- коэффициент зависящий от температуры теплоносителя ;

- коэффициент линейного расширения материала трубопровода , мм/м.град;

t₁ - максимальная температура теплоносителя (принимается для прямой и обратной линий, равной температуре теплоносителя в прямой линии), °С;

t₀ - температура окружающей среды, °С.

Температура окружающей среды принимается :

- при надземной прокладке равной среднегодовой температуре наружного воздуха ;

Уточненное значение удельных линейных потерь давления на участке 1-2, Па/м, будет равно

Rл₁₂ = 13,64 · 10^-6 = 41,9

где А_R - вспомогательный расчетный коэффициент ;

G_p12 - расход теплоносителя на данном участке, кг/с.

При выполнении гидравлического расчета величину местных потерь выражают через эквивалентные линейные потери условных участков, имеющих эквивалентную длину l_э. Эквивалентную длину всех местных сопротивлений участка 1-2 l_э12, м, можно определить по формуле

l_э12 = 60,7 · (3 · 0,3 + 10 · 4 · 1,27 + 1 · 3 ) · 1,3^1.25 = 4648

где А_l - вспомогательный расчетный коэффициент ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;

- коэффициент отдельного местного сопротивления ;

n -количество местных сопротивлений на данном участке.

Падение давления на участке 1-2 , Па, будет равно

.

?P_л12 = 41,9 · (1950 + 252 + 4648) = 287015

Потере напора на участке 1-2 , м

?H₁₂ = = 31,9

?H₁ = 140 - 2 · 31,9 = 76,2

Расчет участка 1-3 .

Предварительное определение доли местных потерь давления на этом участке

.

?₁₃ = 0,03 = 0,3

Далее определяется предварительное значение линейных потерь давления на участке 1-3 R_л13, Па/м

R_л13 = = 444

где l₁₃ - длина трубопровода на участке 1-3;

- потеря напора на участке 1-2 расчетной магистрали, м.

Потеря напора на участке 1-3, будет равна

?H₁₃ = 0,5 · (94,6 - 20) = 37,3

Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 1-3 , м

d_в13 = 0,117 ? 309

Проверочный расчет.

Ориентировочное расчетное значение диаметра трубопроводов округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего диаметра .т.е принимаем стандартный внутренний диаметр d_в13 = 408 мм .

Количество компенсаторов установленных на участке 1-2 будет равно

,

n_к13 = 580/120 = 5

где l₁₃ - длина рассматриваемого участка, м;

l_x - расстояние между неподвижными опорами, м.

При установке П - образных компенсаторов длина трубопровода на участке

1-3 , м, увеличивается на величину

l_k13 = 2 · 4,5 · 5 = 45

где Н - вылет (плечо) компенсатора, м.

Вылет П - образного компенсатора Н, м, можно определить по формуле

H = = 4,5

где С_х - коэффициент конфигурации теплопровода, рекомендуется принимать

С_х= 0,3;

Е - модуль упругости первого рода , МН/м²;

d_H13 - наружный диаметр трубопровода, м;

- максимальное допустимое напряжение при расчете усилий тепловых удлинений, рекомендуется принимать

- расчетное тепловое удлинение трубопровода, м.

Расчетное тепловое удлинение трубопровода , м, можно определить по формуле

,

?l_x = 0,5 · 0,0125 · 120 · 10^-3 · (150 + 6,1) = 0,117

где К₁- коэффициент зависящий от температуры теплоносителя ;

- коэффициент линейного расширения материала трубопровода , мм/м.град;

t₁ - максимальная температура теплоносителя (принимается для прямой и обратной линий, равной температуре теплоносителя в прямой линии), °С;

t₀ - температура окружающей среды, °С.

Температура окружающей среды принимается :

- при надземной прокладке равной среднегодовой температуре наружного воздуха ;

Уточненное значение удельных линейных потерь давления на участке 1-3, Па/м, будет равно

Rл₁₃ = 13,64 · 10^-6 · = 79,9

где А_R - вспомогательный расчетный коэффициент ;

G_p13 - расход теплоносителя на данном участке, кг/с.

При выполнении гидравлического расчета величину местных потерь выражают через эквивалентные линейные потери условных участков, имеющих эквивалентную длину l_э. Эквивалентную длину всех местных сопротивлений участка 1-3 l_э13, м, можно определить по формуле

l_э13 = 60,7 (0,3 · 2 + 5 · 4 · 1,27 + 1 · 3) · 0,3^1.25 = 319,3

где А_l - вспомогательный расчетный коэффициент ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;

- коэффициент отдельного местного сопротивления ;

n -количество местных сопротивлений на данном участке.

Падение давления на участке 1-3 , Па, будет равно

.

?P_л13 = 79,9 · (370 + 45 + 319,3) = 75449,6

Потере напора на участке 1-3 , м

?H₁₃ = = 8,4

Все расчеты сводятся в таблицу.

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график водяной тепловой сети.

Сводная таблица гидравлического расчета водяных тепловых сетей

Участок тепловой сети	Расход воды на участке , кг/с	Длина участка по плану l, м	Располагаемый напор в начале участка	Предварит. доля местных потерь	Предварит. удельные линейные потери напора Rл, Па/м	Предварительный диаметр участка трубопровода
0-1	3592,7	1560	22,7	1,8	58,3	1,094
1-2	3490,34	850	31,9	1,8	61,3	1,035
1-3	102,69	370	8,4	0,3	444	0,310

Участок тепловой сети	Стандартный внутренний диаметр трубопровода участка,	Количество компенсаторов , шт	Длина вылета всех компенсаторов lk,, м	Сумма коэффициентов местных сопротивлений,	Эквивалентная длина всех местных сопротивлений, lэ, м	Удельные линейные потери напора,	Потеря напора на участке,
	8	9	10	11	12	13	14
0-1	1,392	3	176,4	36,16	3047	44,5	22,7
1-2	1,392	6	252	54,7	4648	41,9	31,9
1-3	0,408	5	45	29	319,3	79,9	8,4

5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

Основными задачами расчета являются определение тепловых потерь трубопроводами и выбор толщины тепловой изоляции.

5.1 Выбор толщины тепловой изоляции

Расчет выполняется отдельно для подающей и обратной линий. Толщина изоляции трубопроводов определяется исходя их предварительно принятых норм тепловых потерь. Норма потери тепла одним метром трубопровода определяется в зависимости от наружного диаметра трубопровода и среднегодовой температуры теплоносителя. Для надземной прокладки трубопроводов норма потерь тепла трубопроводом определяется согласно данным приведенным в приложении Р.2.

Определяется предварительное значение тепловых сопротивлений трубопровода R_т, м.с.град/кДж, по формуле

Участок (0-1 ,1-2)

R_tп = = 353,2

R_tо = = 273,74

Участок(1-3)

R_tп = = 957,67

R_tо = = 860,86

где - температура теплоносителя в падающем или обратном трубопроводе, ;

где - температура окружающей среды, принимается в зависимости от типа прокладки, .

Затем вычисляется условный параметр

,

Участок (0-1 ,1-2)

K_зп = 3,14 · 2 · 0,00006 · (353,2 - 13) = 0,128

K_зо = 3,14 · 2 · 0,0000526 · (273,74 - 16) = 0,085

Участок(1-3)

K_зп = 3,14 · 2 · 0,00006 · (957,67 - 26) = 0,35

K_зо= 3,14 · 2 · 0,0000526 · (860,86 - 31) = 0,274

где - сумма термического сопротивления защитного покрытия и сопротивления теплоотдаче от поверхности изоляции окружающему воздуху , с.·м. град./кДж;

- коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции, кДж/(с.м.град).

Используя график, по условному параметру К_з , принимается толщина основного слоя теплоизоляции трубопроводов теплотрассы :

для участка 0-1,1-2 соответственно 68 и 38 мм;

для участка 1-3 соответственно 60 и 36 мм.

5.2 Тепловые потери трубопроводов

Суммарные тепловые потери трубопровода , кДж/с, определяются по формуле

,

Участок (0-1)

Q_гп = 0,59 · (3300 + 176,4) · 1,2 = 2461,3

Q_го = 0,42 · (3300 + 176,4) · 1,2 = 1752,1

Участок(1-2)

Q_гп = 0,59 · (3300 + 252) · 1,2 = 2514,8

Q_го = 0,42 · (3300 + 252) · 1,2 = 1790,2

Участок(1-3)

Q_гп = 0,17 · (580 + 45) · 1,3 = 138,1

Q_го = 0,11 · (580 + 45) · 1,3 = 89,4

где -действительные удельные тепловые потери изолированным трубопроводом, кДж/ (с.м);

- длина рассматриваемого участка по генплану, м;

- суммарная длина компенсаторов, м;

- коэффициент местных потерь тепла, учитывающей потери фланцев, фасонных частей и арматуры .

Действительные удельные тепловые потери изолированным трубопроводом определяются по формуле

,

Участок (0-1 ,1-2)

q'_еп = = 0,59

q'_ео = = 0,42

Участок(1-3)

q'_еп = = 0,17

q'_ео = = 0,11

где - действительное полное термическое сопротивление изолированного трубопровода, м.с.град/кДж.

Величина действительного полного термического сопротивления изолированного трубопровода определяется в зависимости от способа прокладки трубопроводов.

При надземной прокладке трубопроводов полное термическое сопротивление будет равно

,

Участок (0-1 ,1-2)

R_tп = 241,9 + 13 + 9,517 = 264,4

R_tо = 157,3 + 16 + 9,895 = 183,2

Участок(1-3)

R_tп = 833,9 + 26 + 32,862 = 892,8

R_tо = 605,8 + 31 + 36,736 = 673,5

где - термическое сопротивление основного изоляционного слоя;

- термического сопротивления защитного покрытия;

- термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции к окружающему воздуху.

Величина термического сопротивления защитного покрытия обычно мала и ею допускается пренебрегать.

Термическое сопротивление основного слоя изоляции определяется по формуле

,

Участок (0-1 ,1-2)

R_изп= = 241,9

R_изо= = 157,3

Участок(1-3)

R_изп= = 833,9

R_изо= = 605,8

где - наружный диаметр основного слоя изоляции, м;

- наружный диаметр трубопровода, м.

- коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции кДж/ (с.м.град.)

Наружный диаметр основного слоя изоляции d_из, м, равен

.

Участок (0-1 ,1-2)

d_изп= 1,425 + 2 · 0,088 = 1,561

d_изо= 1,425 + 2 · 0,038 = 1,501

Участок(1-3)

d_изп= 0,325 + 2 · 0,060 = 0,445

d_изо= 0,325 + 2 · 0,036 = 0,397

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции к окружающему воздуху определяется по формуле

,

Участок (0-1 ,1-2)

R_нп= = 9,517

R_но= = 9,895

Участок(1-3)

R_нп= = 32,861

R_но= = 36,736

где - наружный диаметр защитного покрытия изоляции, м. , м;

- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду , кДж/(с.м².град).

Размещено на Allbest.ru