Теплоснабжение жилого района

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

теплоснабжение микрорайон нагрузка потребитель

Проект теплоснабжения для жилого микрорайона состоящего из трех 9-ти этажных домов, двух 5-ти этажных домов, одного детского садика, одного магазина в г. Ангарск. Жилые здания для которых разработан проект являются 9-ти этажными (высота этажа - 2,75 метра, на площадке 4 квартиры, количество проживающих в одной квартире - 3,6 человек) и 5-ти этажными (высота этажа - 2,8 метра, на площадке 3 квартиры, количество проживающих в одной квартире - 3,6 человек).

В качестве теплоносителя используется горячая вода.

Параметры теплоносителя: в центральной системе температура в подающей и обратной магистрали составят 150 - 70 ⁰С, в местной системе 95 - 70⁰С.

С	-50 и ниже	-39,9 -35	-34,9 -30	-29,9 -25	-24,9 -20	-19,9 -15	-14,9 -10	-9,9 -5	-4,9 0	+0,1 +5	+5,1 +8	Всего
часы	20	323	438	520	552	467	441	478	665	931	552	5736

Таблица 1

Наименование показателей	Размерность	Величина	Примечание
to	0С	- 40	-
tв	0С	-25	-
tср	0С	-9,4	-
n0	часов	5736	-

Потребление тепловой энергии осуществляется как сезонным, так и круглогодовым потреблением тепла.

Тепловые нагрузки для сезонных потребителей в основном зависят от температур наружного воздуха. Тепловые потери жилых и общественных зданий компенсируются теплом, вносимым системой отопления. Задача расчета расхода теплоты на отопление решается путем определения так называемой тепловой характеристики здания. При этом способе определения расхода теплоты на отопление, потери тепла относят к его объему.

Таблица 2

Потребители тепла	Длина здания, А, м	Ширина здания, В, м	Высота здания, Н, м	Объем по наружнему обмеру, V, м3
1	2	3	4	5
Жилой дом 1	41,5	16	24,75	16434
Жилой дом 2	62	16	24,75	24552
Жилой дом 3	90	12	24,75	26730
Жилой дом 5	89	12	14	14952
Жилой дом 6	90	12	14	15120
Детский сад	62	20	6	7440
Магазин	44	12	4	2112

Объём зданий, м³

V_н = А x В x Н (1)

V_{н 1} = 41,5 х 16 х 24,75 = 16434

V_{н 2} = 62 х 16 х 24,75 = 24552

V_{н 3} = 90 х 12 х 24,75 = 26730

V_{н 4} = 89 х 12 х 14 = 14952

V_{н 5} = 90 х 12 х 24,3 = 14871,6

V_{н маг} = 44 х 12 х 4 = 2112

V_{н д.с.} = 62 х 20 х 6 = 7440

Количество жителей в здании

m=3,5 (3,6) х числ. подъез. х числ. кв. х числ. эт (2)

m₁=3,6 х 9 х 4 х 1 = 130

m₂=3,6 х 9 х 4 х 1 = 130

m₃=3,6 х 9 х 4 х 4 = 130

m₄=3,6 х 5 х 3 х 4 = 216

m₅=3,6 х 5 х 3 х 4 = 216

m_маг=20

m_д.с.=350.

2. Определение тепловых нагрузок

Определение тепловых нагрузок отпускаемых потребителям из тепловой сети является первым этапом при проектировании этих сетей, а также при разработке схем теплоснабжения.

Рассчитываем тепловую нагрузку на отопление, кВт

Q₀ = V_н х q₀ x (t_вн - t_о) х 10^-3, (3)

где V_н - наружный строительный объём здания, м³

q₀ - удельная отопительная характеристика здания, м³

t_вн - внутренняя температура, ⁰С

t_о - наружная температура для отопления, ⁰С.

Q_{0 1} = 16,4 х 0,37 х (18 + 40) = 352

Q_{0 2} = 24,5 х 0,37 х (18 + 40) = 526

Q_{0 3} = 26,7 х 0,37 х (18 + 40) = 573

Q_{0 4} = 15 х 0,37 х (18 + 40) = 322

Q_{0 5} = 15,1 х 0,37 х (18 + 40) = 324

Q_{0 маг} = 2,1 х 0,38 х (18 + 40) = 46

Q_{0 д/с} = 7,4 х 0,42 х (23 + 40) = 196

Рассчитываем тепловую нагрузку на вентиляцию, кВт

Q_в=V_нхq_вx(t_вн - t_в) х 10^-3, (4)

q_в - удельный расход теплоты на вентиляцию, м³

t_вн - внутренняя температура помещения, ⁰С

t_в - наружная температура расчётная для проектирования вентиляции, ⁰С

Q_{в маг} = 2,1 х 0,1 х (18 + 25) = 34,3

Q_{в д.с.} = 7,4 х 0,38 х (23 + 25) = 35,5

Расчётные расходы теплоты на горячее водоснабжение для жилых зданий можно определить, кВт

Q_г.в = К х [(а x m x (t_г - t_х) х С) / (24 х 3600)], (5)

где К - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды;

а - норма расхода горячей воды в литрах на жителя в сутки или на единицу измерения;

m - количество жителей в здании или количество единиц измерения отнесенное к суткам;

С - теплоёмкость воды, Вт/кг ⁰С

t_х - температура холодной (водопроводной) воды, при отсутствии точных

данных, принимают зимой t_х.з = 5 ⁰С, летом t_х.л = 15 ⁰С

Q_{г.в 1} = 4,45 х 130 x 120 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 168,2

Q_{г.в 2} = 4,45 х 130 x 120 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 168,2

Q_{г.в 3} = 4,45 х 130 x 120 x (55 -5) x 4,19 / (24 x 3600) = 168,2

Q_{г.в 4} = 3,7 х 216 x 120 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 232,7

Q_{г.в 5} = 3,7 х 216 x 120 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 232,7

Q_{г.в маг} = 4,45 х 20 x 100 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 21,4

Q_{г.в д/с} = 3,55 х 350 x 30 x (55 - 5) x 4,19 / (24 x 3600) = 90,5

Таблица 3 - Расчёт максимальных часовых расходов теплоты

Наименование потребителей теплоты	Расходы тепла, кВт	Суммарные расходы тепла, кВт, УQ
	Q0	QB	QГ.В
1	2	3	4	5
Жилой дом 1	352	-	168,2	520,2
Жилой дом 2	526	-	168,2	694,2
Жилой дом 3	573	-	168,2	741,2
Жилой дом 4	322	-	232,7	645,7
Жилой дом 5	324		232,7	556,7
Детский сад	196	34,3	21,4	251,7
Магазин	46	35,5	90,5	172
Итого	2339	69,8	1081,9	3490,7

Определяем средний расход тепла за отопительный период на отопление, кВт

Q₀^ср = УQ₀ х (t_вн - t^ср) / (t_вн - t₀), (6)

где t_вн - расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий - 18 ⁰С;

t^ср - средняя наружная температура за отопительный период;

t₀ - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления ⁰С

Q₀^ср = 2339 х (18 + 9,4) / (18 + 40) = 1105

Определяем средний расход тепла на вентиляцию, кВт

Q_в^ср = УQ_в х (t_вн - t^ср) / (t_вн - t_в), (7)

где t_вн - расчётная температура внутреннего воздуха общественных зданий - 23 ⁰С;

t^ср - средняя наружная температура за отопительный период;

t_в - расчётная температура для проектирования вентиляции, ⁰С.

Q_в^ср = 69,8 х (23 + 9,4) / (23 + 25) = 47,12

Определим средний расход тепла на горячее водоснабжение в отопительный период, кВт

Q_г.в^ср = (УQ_г.в^зима х 6) / 24 (8)

Q_г.в^ср = (1081,9 х 6) / 24 = 270,5

Для летнего периода, кВт

Q_г.в^лето = УQ_г.в^зима х [(t_г - t_х.л) / (t_г - t_х.з)] х в, (9)

где в - коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода на горячее водоснабжение в летний период (при отсутствии данных принимают = 0,8)

Q_г.в^лето = 1081,9 х [(55 - 15) / (55 - 5)] x 0,8 = 692,4

Годовые расходы тепла жилыми и общественными зданиями на отопление, МВт/год

Q₀^год = Q₀^ср х n₀ x 10^-3, (10)

где n₀ - продолжительность отопительного периода и длительность работы системы горячего водоснабжения ч/год.

Q₀^год = 1105 х 5736 х 10^-3 = 6338,5

Годовые расходы тепла жилыми и общественными зданими на вентиляцию, МВт/год

Qв^год= Q_в^ср х n₀ x 10^-3, (11)

Q_в^год = 69,8 х 5736 х 10^-3 = 400,4

Годовые расходы тепла на горячее водоснабжение, МВт/год

Q_г.в^год = Q_г.в^зима [n₀ + в x [(t_г - t_х.л) / (t_г - t_х.з)] x (n - n₀)] x 10^-3, (12)

Q_г.в^год = 1081,9 х [5736+0,8 x [(55 - 15) / (55 - 5)] x (8400 - 5736)] x

x 10^-3 = 8050,4

Для обеспечения качественного горячего водоснабжения и требований техники безопасности температура воды для бытового горячего водоснабжения ограничивается диапазоном 60 < t_г < 75 ⁰С. В расчетах обычно принимается t_г = 55 ⁰С.

Суммарный годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, МВт/год

Q^год = Q₀^год + Q_в^год + Q_г.в^год (13)

Q^год = 6338,5 + 400,4 + 8050,4 = 14789,3

3. Расчет и построение графиков продолжительности тепловых нагрузок и качественного регулирования

Обозначение расходов тепла	размерность	Расходы тепла при переменных температурах
		-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	-0	+5	+8
Q0p	кВт	2339	2137,4	1935,7	1734,1	1532	1331	1129,2	927,5	726	524,3	403
Qвp	кВт	69,8	69,8	69,8	69,8	62,5	55,3	48	41	33,4	26,2	22
Qг.взима	кВт	1081,9
У Q	кВт	3490,7	3289,1	3087,4	2885,8	2676,4	2468,2	2259,1	2050,4	1841,3	1632,4	1506,9
n	часы	369	692	1130	1650	2202	2669	3110	3588	4253	5184	5736

Температурные графики выражают зависимость необходимых температур воды в тепловой сети от температур наружного воздуха. Методика построения температурных графиков рассматривается для однородной тепловой нагрузки. Температурный график для отопительной нагрузки при качественном регулировании строится из предположения постоянного расхода воды в системах отопления в течении всего отопительного сезона. Регулирование отпуска теплоты осуществляется изменением температуры воды в подающей магистрали.

Конечной задачей регулирования является поддержание неизменяемой заданной температуры в помещении за счет теплоотдачи нагреваемых приборов.

Кроме расчетных (максимальных) расходов тепла для построения графиков теплопотребления необходимо определить расход теплоты при характерных наружных температурах.

(t_о^р …; - 35 ⁰С; - 30 ⁰С; - 25 ⁰; -20 ⁰С; -15 ⁰С; -10 ⁰С; -5 ⁰С; 0 ⁰С; +5 ⁰С; +8 ⁰С)

На отопление, кВт

Q₀^p = УQ₀ x (t_вн - t₀^р) / (t_вн - t₀), (14)

где t₀ - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления ⁰С,

t_вн - расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий в ⁰С, принимается для жилых и общественных зданий 18 ⁰С

t₀^р - текущая наружная температура ⁰С

Q₀^p = 2339 х (18 + 35) / (18 + 40) = 2137,4

Q₀^p = 2339 х (18 + 30) / (18 + 40) = 1935,7

Q₀^p = 2339 х (18 + 25) / (18 + 40) = 1734,1

Q₀^p = 2339 х (18 + 20) / (18 + 40) = 1532

Q₀^p = 2339 х (18 + 15) / (18 + 40) = 1331

Q₀^p = 2339 х (18 + 10) / (18 + 40) = 1129,2

Q₀^p = 2339 х (18 + 5) / (18 + 40) = 927,5

Q₀^p = 2339 х (18 - 0) / (18 + 40) = 726

Q₀^p = 2339 х (18 - 5) / (18 + 40) = 524,3

Q₀^p = 2339 х (18 - 8) / (18 + 40) = 403

На вентиляцию, кВт

Qв^p=УQ₀x(t_вн - tв^р) / (t_вн - tв) (15)

Qв^p = 69,8 х (16+ 20) / (16 + 25) = 62,5

Qв^p = 69,8 х (16+ 15) / (16 + 25) = 55,3

Qв^p = 69,8 х (16+ 10) / (16 + 25) = 48

Qв^p = 69,8 х (16+ 5) / (16 + 25) = 41

Qв^p = 69,8 х (16+ 0) / (16 + 25) = 33,4

Qв^p = 69,8 х (16 - 5) / (16 + 25) = 26,2

Qв^p = 69,8 х (16 - 8) / (16 + 25) = 22

На горячее водоснабжение в отопительный перод, кВт

Q^р_г.в=Q_г.в^зим (16)

Q_г.в = 1081,9

Для летнего периода, кВт

Q_г.в^лето = У Q_г.в^зима х [(t_г - t_х.л) / (t_г - t_х.з)] х в, (17)

где t_хл - температура холодной (водопроводной воды) воды в летнее время (принимают 15 ⁰С),

в - коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода на горячее водоснабжение в летний период (при отсутствии данных принимают в = 0,8)

Q_г.в^лето = 1081,9 х [(55 - 15) / (55 - 5)] x 0,8 = 692,4

Отдельно стоящие тепловые пункты предназначены для установки оборудования систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

В зависимости от теплоносителя в тепловых пунктах устанавливается различное оборудование. При теплоносителе - перегретая вода, в тепловом пункте устанавливается: подогреватели для систем горячего водоснабжения, применяется схема присоединения подогревателей по 2-ух ступенчатой схеме.

t'₁ t'₃

t'₂ t'₂

Тепловой пункт

Температура в подающем и обратном трубопроводе рассчитывается по следующим формулам, ⁰C

t³ = t_вн + 0,5 х (t'₃ - t'₂) x [(t_вн - t₀) / (t_вн - t'₀)] + 0.5 x (t'₃ + t'₂ - 2 t_вн) x

х[(t_вн - t₀) \ (t_вн - t'₀)]^0,758 (18)

t₂ = t₃ - (t'₃ - t'₂) x [(t_вн - t₀) / (t_вн - t'₀)] (19)

t₁ = (1 + б) x t₃ - б x t₂ (20)

где t'₃, t'₂, t'₁ - температура воды в обратном и подающем трубопроводе ⁰С,

при расчётной внутренней температуре для проектирования отопления;

t'₀ - расчётная наружная температура, ⁰С;

t₀ - любая температура наружного воздуха, ⁰С;

t_вн - температура внутреннего воздуха;

б - коэффициент смешения элеватора;

б = (t'₁ - t'₃) / (t'₃ - t'₂) (21)

б = (150 - 95) / (95 - 70) = 2,2

Определяем t₃

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 35) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 35) / (18 + 35)]^0,758 = 89,4

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 30) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 30) / (18 + 34)]^0,758 = 84,4

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 25) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 25) / (18 + 34)]^0,758 = 79

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 20) / (18 + 34) х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 20) / (18 + 34)]^0,758 = 73,4

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 15) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 15) / (18 + 34)]^0,758 = 67

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 10) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 10) / (18 + 34)]^0,758 = 61

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 + 5) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 + 5) / (18 + 34)]^0,758 = 55,3

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 +0) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 +0) / (18 + 34)]^0,758 = 48,4

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 - 5) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 - 5) / (18 + 34)]^0,758 = 41,4

t₃ = 18 + 0,5 х (95 - 70) х [(18 - 8) / (18 + 34)] х 0,5 х (95 + 70 - 2 х 18) х

х [(18 - 8) / (18 + 34)]^0,758 = 37

Определяем t₂

t₂ = 95 - (95 - 70) х (18 + 35) / (18 + 34) = 67

t₂ = 90 - (95 - 70) х (18 + 30) / (18 + 34) = 64

t₂ = 84 - (95 - 70) х (18 + 25) / (18 + 34) = 61

t₂ = 80 - (95 - 70) х (18 + 20) / (18 + 34) = 57

t₂ = 72 - (95 - 70) х (18 + 15) / (18 + 34) = 53

t₂ = 65 - (95 - 70) х (18 + 10) / (18 + 34) = 49

t₂ = 58 - (95 - 70) х (18 + 5) / (18 + 34) = 45

t₂ = 51 - (95 - 70) х (18+0) / (18 + 34) = 41

t₂ = 44 - (95 - 70) х (18 - 5) / (18 + 34) = 36

t₂ = 39 - (95 - 70) х (18 - 8) / (18 + 34) = 33

Определяем t₁

t₁ = (1 +2,2) х 95 - 2,2 х 70 = 150

t₁ = (1 +2,2) х 89 - 2,2 х 66,6 = 140

t₁ = (1 +2,2) х 84 - 2,2 х 64 = 129

t₁ = (1 +2,2) х 79 - 2,2 х 60,5 = 120

t₁ = (1 +2,2) х 73 - 2,2 х 57 = 110

t₁ = (1 +2,2) х 67 - 2,2 х 53 = 97,8

t₁ = (1 +2,2) х 61 - 2,2 х 49 = 87,4

t₁ = (1 +2,2) х 55 - 2,2 х 45,3 = 77,3

t₁ = (1 +2,2) х 48 - 2,2 х 41 = 64,7

t₁ = (1 +2,2) х 41 - 2,2 х 36 = 53,3

t₁ = (1 + 2,2) x 37 - 2,2 x 33 = 46

Обоз-начение	размерность	Температура воды в подающем, обратном трубопроводе и в местной системе отопления
		-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	5	8
t1	0C	150	140	129	120	110	97,8	87,4	77,3	64,7	53,3	46
t2	0C	70	67	64	61	57	53	49	45	41	36	33
t3	0C	95	89	84	79	73	67	61	55	48	41	37

4. Гидравлический расчёт тепловых сетей

Проведение гидравлического расчета является важнейшим разделом при проектировании трубопроводов и их эксплуатации. При выполнении гидравлического расчета необходимо определить:

1 Диаметры трубопроводов;

2 Перепады давлений по длине трубопроводов;

3 Давление в любой точке трубопроводов;

4 Разности давлений или напоры в подающем и обратном трубопроводах тепловой водяной сети у каждого потребителя.

Результаты гидравлического расчета дают возможность рассчитать:

1 Возможный радиус передачи теплоты;

2 Пределы колебаний давлений в трубопроводах в увязке с допускаемыми давлениями для оборудования;

3 Схемы присоединений потребителей теплоты;

4 Требования к оборудованию на ТЭЦ, в тепловой сети и у потребителей теплоты;

5 Капиталовложения на сооружение тепловой сети;

6 Параметры работы автоматических регуляторов и подбор автоматических регуляторов для тепловой сети и потребителей теплоты.

Гидравлический расчет выполняется в два этапа: предварительный и окончательный. При предварительном расчете выполняются последовательно следующие операции:

1 выбор расчетной магистрали

2 определение коэффициента местных сопротивлений

3 определение удельного линейного падения давления

В окончательном расчете: подбирают ближайший диаметр трубы, определяют линейное падение давления для выбранной трубы, полное падение давления

Таблица 6

№ участка	Рас-ход воды G, т/ч	Длина участка	Наруж - ный диа-метр трубы DнxS, мм	Скоро-сть во-ды на уч-ке V, м\с	Потеря давления
		по плану l, м	эквивалент lэкв, м	приве-дённая l+lэкв, м			удельная на трение Дh, кг\м2	на уч-ке Дh x х (l+lэкв), кг\м2	Суммарная H, м.вод. ст.
1 Магистраль
1	25,9	37,5	13,1	50,6	108x4	0,96	13,6	688,16	0,688
2	18,1	42,5	10,45	52,95	89x3,5	0,99	18,8	995,46	1,683
3	11,9	140	11,73	151,73	89x3,5	0,66	8,33	1263,91	2,947
4	9,4	70	8,8	78,8	76x3,5	0,74	13,1	1032,28	3,979
5	3,8	52,5	2,6	55,1	57x3,5	0,56	11,6	639	4,618
2 Магистраль
1	25,9	37,5	13,1	50,6	108x4	0,96	13,6	688,16	0,688
2	7,8	47	8,8	55,8	76x3,5	0,62	9,27	517,27	1,205
3	4,4	67	6,5	73,5	57x3,5	0,81	32,6	2396,1	3,601
4	3,5	28	5,85	33,85	57x3,5	0,52	9,88	334,44	3,945

Предварительный гидравлический расчет

Расход воды, т/час

G = (0,86 х Q_о) / (t₁ - t₂) (22)

1-я Магистраль

G₁ = (0,86 х 2408,8) / (150 - 70) = 25,9

G₂ = (0,86 х 1682,5) / (150 - 70) = 18,1

G₃ = (0,86 х 1109,5) / (150 - 70) = 11,9

G₄ = (0,86 х 878) / (150 - 70) = 9,4

G₅ = (0,86 х 352) / (150 - 70) = 3,8

2-я Магистраль

G₂ = (0,86 х 726,3) / (150 - 70) = 7,8

G₃ = (0,86 х 404,3) / (150 - 70) = 4,4

G₄ = (0,86 х 324) / (150 - 70) = 3,5

Находим эквивалентные длины

1 Магистраль

? h x (L + L_экв) (23)

1-я магистраль

1 участок 13,6 х (37,5 + 13,1) = 688,16

2 участок 18,8 х (42,5 + 10,45) = 995,46

3 участок 8,33 х (140 + 11,73) = 1263,91

4 участок 13,1 х (70 + 8,8) = 1032,28

5 участок 11,6 х (52,5 + 2,6) = 639

2-я магистраль

2 участок 9,27 х (47 + 8,8) = 517,27

3 участок 32,6 х (67 + 6,5) = 2396,1

4 участок 9,88 х (28 + 5,85) = 334,44

Рассчитываем невязку (4,6 - 3,6)/4,6х100 = 22%

Поверочный (окончательный) расчет магистрали и ответвлений. Режим движения теплоносителя.

Для определения режима движения теплоносителя необходимо сравнить значения критерия Рейнольдса Re с его предельным значением Re.

Критерий Рейнольдса рассчитывается по формуле

Re=4G/рd_внpv (24)

Re=568d_вн10³/К_э, (25)

где

G - расход теплоносителя, т/ч

d_вн - внутренний диаметр трубопровода, м

p - средняя плотность теплоносителя на рассчитываемом участке тепловой сети, кг/м³(выбираем по средней температуре теплоносителя t_ср=(t₁ - t₂)/2)

t_ср=(150-70)/2=40 ⁰С, тогда p=951 кг/м³

v - кинематическая вязкость, м³/с. Принимаем по приложению [2] v=0,271х10⁶ м²/с

К_э - эквивалентная шероховатость, мм. Принимаем по приложению [2] К_э=0,5 мм

Re₁=4х25,9/3,14х0,1х10³х951х0,271х10³=1,3х10^-6

Re₂=4х18,1/3,14х0,085х10³х951х0,271х10³=1,1х10^-6

Re₃=4х11,9/3,14х0,082х10³х951х0,271х10³=0,71х10^-6

Re₄=4х9,4/3,14х0,069х10³х951х0,271х10³=0,66х10^-6

Re₅=4х3,8/3,14х0,05х10³х951х0,271х10³=0,4х10^-6

Re₂=4х7,8/3,14х0,069х10³х951х0,271х10³=0,55х10^-6

Re₃=4х4,4/3,14х0,05х10³х951х0,271х10³=0,43х10^-6

Re₄=4х3,5/3,14х0,05х10³х951х0,271х10³=0,34х10^-6

Re`₁=568х100х10^-3х10³/0,5= 93152

Re`₂=568х82х10^-3х10³/0,5= 93152

Re`₃=568х82х10^-3х10³/0,5= 78384

Re`₄=568х69х10^-3х10³/0,5= 56800

Re`₅=568х50х10^-3х10³/0,5= 48384

Re`<sub>2</sub>`=568х69х10^-3х10³/0,5= 56800

Re`<sub>3</sub>`=568х50х10^-3х10³/0,5= 56800

Re`<sub>4</sub>`=568х50х10^-3х10³/0,5= 56800

Так как Re больше чем Re` можно сделать вывод, что движение теплоносителя ламинарное.

5. Механический расчет тепловых сетей

Расчет участков тепловой сети на самокомпенсацию теплового удлинения трубопроводов.

Тепловые удлинения трубопроводов должны восприниматься специальными компенсирующими устройствами. В расчетах компенсаций тепловых удлинений участков сети определили вылет П-образного компенсатора и проверили возможность использования самокомпенсации Г-образного и Z - образного участков трубопровода.

Определяем полное тепловое удлинение участка трубопровода.

Тепловое удлинение, мм

ДL = б x L x ?t, (27)

где

б - коэффициент линейного расширения стали, мм б=1,25 х 10^-2 мм/м х град

L - расстояние между неподвижными опорами, м

?t - расчетный перепад температур, принимаемый как разность между рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой наружного

воздуха для проектирования отопления: ?t= t - t_н.о., ⁰С,?t=150+40=190

ДL₁ = 1,25 x 10^-2 x 34 x 190 = 80,75

ДL₂ = 1,25 x 10^-2 x 37 x 190 = 87,86

ДL₃ = 1,25 x 10^-2 x 48,5 x 190 = 115,19

ДL₄ = 1,25 x 10^-2 x 86,5 x 190 = 205,44

ДL₅ = 1,25 x 10^-2 x 65 x 190 = 154,38

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки в размере 50% составит, мм

ДL_р = 0,5 х ДL (28)

ДL_р1 = 0,5 х 80,75 = 40,375

ДL_р2 = 0,5 х 87,86 = 43,93

ДL_р3 = 0,5 х 115,19 = 57,595

ДL_р4 = 0,5 х 205,44 = 102,595

ДL_р5 = 0,5 х 154,38 = 77,19

Расчет П - образного компенсатора.

Участок №1 на 1 магистрали.

Диаметр трубопровода Д_у = 108 мм

Расстояние между неподвижными опорами L = 34 м;

По номограмме находим вылет компенсатора и силу упругой деформации:

В=0,7

Н 1

Н=1,5 м Н 2

L=34 м

Н = 1,5 м

B = 0,7 м

n₁=l₁/l (29)

n₂= l₂/l (30)

n₁=0,7/1,5=0,47

n₂=34/1,5=22,67

С_(а)=1,5/(3 n₁+2 - (n₁+1)/(n₂ - n₁+1)) (30)

С_(в)=1,5/(3 n₁+2) (n₂ - n₁+1)/(n₁+1) - 1 (32)

С_(а)=1,5/(3х0,47+2 - (0,47+1)/(22,67 - 0,47+1)) = 0,45

С_(в)=1,5/(3х0,47+2) (22,67 - 0,47+1)/(0,47+1) - 1 = 0,031

Участок №2 на 1 магистрали.

В=0,4

Н 3

Н=1,6 м Н 4

L=37 м

Диаметр трубопровода Д_у = 89 мм

Расстояние между неподвижными опорами L = 37 м;

По номограмме находим вылет компенсатора и силу упругой деформации

Н = 1,6 м

B = 0,4 м

n₁=0,4/1,6=0,25

n₂=37/1,6=23,13

С_(а)=1,5/(3х0,25+2 - (0,25+1)/(23,13 - 0,25+1)) = 0,56

С_(в)=1,5/(3х0,25+2) (23,13 - 0,25+1)/(0,25+1) - 1 = 0,032

Участок №4 на 1 магистрали.

Диаметр трубопровода Д_у = 76 мм

Расстояние между неподвижными опорами L = 86,5 м

 В=1

Н 6

Н=3 м Н 7

L=86,5 м

По номограмме находим вылет компенсатора и силу упругой деформации

Н = 3 м

B = 1 м

n₁=1/3=0,33

n₂=86,5/3=28,83

С_(а)=1,5/(3х0,33+2 - (0,33+1)/(28,83 - 0,33+1)) = 0,51

С_(в)=1,5/(3х0,33+2) (28,83 - 0,33+1)/(0,33+1) - 1 = 0,023

Участок №5 на 1 магистрали.

Диаметр трубопровода Д_у = 57 мм

Расстояние между неподвижными опорами L = 65 м

В=0,7

Н 8

Н=2,4 м Н 9

L=65 м

По номограмме находим вылет компенсатора и силу упругой деформации

Н = 2,4 м

B = 0,7 м

n₁=0,7/2,4=0,29

n₂=65/2,4=27,1

С_(а)=1,5/(3х0,29+2 - (0,29+1)/(27,1 - 0,29+1)) = 0,53

С_(в)=1,5/(3х0,29+2) (27,1 - 0,33+1)/(0,29+1) - 1 = 0,024

Участок №3 на 1 магистрали.

Диаметр трубопровода Д_у = 89 мм

Расстояние между неподвижными опорами L = 48,5 м

Длина большого плеча l_б = 25,5 м

Длина меньшего плеча l_м = 23 м

По номограммам определяем значения вспомогательных коэффициентов при n=1,11 и в=0є; С=3,1; А=12; В=9,5.

Коэффициенты А и В можно определить по формулам

A= 3 (n³ + 4n² + 3)/n (n+1) (33)

A=3 (1,11³ + 4 x 1,11² + 3)/1,11 (1,11 + 1)= 11,9

B= 3 (n³ + 4n + 1)/n³(n + 1) (34)

B=3 (3 x 1,11³ + 4 x 1,11 + 1)/1,11 (1,11³ + 1)= 9,9

Расчет изгибающего компенсационного напряжения, МПа

у= СДld_н/10³x l_м (35)

Где С - коэффициент, зависящий от конфигурации трубопровода

Е - модуль продольной упругости стали, МПа

D_н - наружный диаметр трубы, м

l м, lб - длина меньшего и большего участка трубопровода, м

у= 3,1x0,061x1,93x10⁶ x0,089/10³ x 23²= 0,06

Определяем силы упругой деформации

P_x=AбEJДt/10⁷xl²_м (36)

Определяем значения вспомогательных величин для d_н= 89 м и S=3,5

(бЕJ)/10⁷=0,206 кГм²/град

P_x= 11,9x0,206x190/23²= 0,88

P_y= BбEJДt/10⁷ xl²_м (37)

P_y=9,9x0,206x190/23²= 0,73.

Размещено на Allbest.ru