Размещено на http://www.allbest.ru/

11

ВВЕДЕНИЕ

При проектировании и эксплуатации тепловых сетей основными задачами гидравлического расчета являются определение диаметров труб по заданным расходам и располагаемым перепадам давления, а также определение расхода теплоносителя и давления в отдельных точках при известных диаметрах.

Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрических графиков, выбора схем абонентских вводов, подбора насосов, определения стоимости тепловых сетей.



1. Ведомость тепловых нагрузок

Таблица 1- Ведомость тепловых нагрузок

Позиция	Наименование потребителя	Расчетный тепловой поток, МВт.	Расчетный тепловой поток, МВт.	Расчетный тепловой поток, МВт.	Расчетный тепловой поток, МВт.	Расчетный тепловой поток, МВт.
		QО	QВ	QГВС	QТ	Q?
1	250 кв. жилой дом	1,500	-	1,440	-	2,940
2	115 кв. жилой дом с предпр. сл. быта	0,786	0,400	0,632	-	1,818
3	200 кв. жилой дом	1,200	-	1,100	-	2,300
4	Школа на 1280 мест	0,940	0,440	1,020	-	2,400
5	100 кв. жилой дом	0,770	-	0,600	-	1,370
6	То же	0,770	-	0,600	-	1,370
7	То же.	0,770	-	0,600	-	1,370
8	То же	0,770	-	0,600	-	1,370
		?7,506	?0,840	?6,592		?14,938

2. Определение расходов теплоносителя

Расчетный расход сетевой воды G_d, кг/с, в зависимости от схем присоединения сетей теплопотребления в тепловом пункте абонента необходимо определять для каждого здания.

При отсутствии нагрузки ГВС и зависимом присоединении систем отопления и вентиляции, кг/с:

, (1)

где с - удельная теплоемкость воды;

максимальный тепловой поток на отопление, Вт;

максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт;

- температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха, ^оС.

В открытых системах теплоснабжения

(2)

где температура горячей воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, равная 60 ^оС;

t_c - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период, принимаемая равной 5^оС.

В летнем режиме расчетный расход сетевой воды , кг/с, для каждого здания определяют при условии = 0 и = 0.

-температура в подающем трубопроводе, равная 130 єС;

- температура в обратном трубопроводе, равная 70 єС;

с - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 КДж/(кг^оС).

3. Гидравлический расчет трубопроводов

При проектировании и эксплуатации тепловых сетей основными задачами гидравлического расчета являются определение диаметров труб по заданным расходам и располагаемым перепадом давления, а также определения расхода теплоносителя и давления в отдельных точках при известных диаметрах. Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрического графика, выбора схем абонентских вводов, подбора насосов и т.д.

Гидравлический расчет производят по таблицам и номограммам в следующем порядке.

Проставляя номера участков по магистралям от ЦТП;

По участкам считаем расчетный расход теплоносителя G ;

Определяем длину расчетного участка l;

Определяем потери давления вдоль магистрали R₀, Па/м .

, (3)

где - удельные потери давления на трение вдоль главной магистрали, принимаем 10 Па/м;

- расстояние от точки врезки в магистраль расчетного ответвления до конца этой магистрали, м;

- длина расчетного ответвления, м.

По формуле (3) определяем все потери давления в ответвлениях

= =10* = 11,56 Па/м;

==10* = 6,89 Па/м;

==10* = 26,2 Па/м;

==10* = 31,4 Па/м;

==10* 33,18 Па/м;

==10* = 41,55 Па/м;

==10* = 68,86 Па/м.



5. Теоретический диаметр расчетного участка d выбирается по номограмме в зависимости от удельных линейных потерь давления Ro и расхода теплоносителя на расчетном участке G.

6. Произведение .

7. Удельные оптимальные линейные потери давления R_л^опт, Па/м, определяются на основе технико-экономических расчетов.

Для магистрали

,Па/м (4)

где стоимостной коэффициент. Для Красноярска 0,17;

G - расход теплоносителя на первом от ЦТП участке, кг/с, равный 61,8 кг/с;

L - длина магистральных трубопроводов, равная 652 м.

- материальная характеристика тепловой сети, определяем по формуле (5);

, (5)

где - теоритический диаметр расчетного участка, м;

- длина расчетного участка, м.

м²

=137,84, Па/м

Для ответвлений

, ((6)



где - величина, определяемая по формуле (3);

- величина, определяемая по формуле (4);

- 10 Па/м.

8. По расчетным удельным линейным экономическим потерям и расчетному расходу G определяем по номограмме ближайший стандартный диаметр трубопровода d_ст. Стандартный диаметр берется в большую сторону на ближайших к ЦТП участках. В меньшую сторону на дальних участках.

9. Действительные уточненные удельные потери давления R находятся по номограмме, используя d_ст и G.

10. При расчете эквивалентных длин местных сопротивлений l_э. Важным является правильный расчет числа компенсаторов установленных на расчетных участках теплосети.

На прямолинейном участке трубопроводов число П- образных компенсаторов определяем по формуле

, (7)

где l - длина расчетного участка, м.

L_п - способность компенсатора, м.

11. Приведенная длина участка, м

, (8)

l_Э - сумма эквивалентных длин местных сопротивлений на расчетном участке, м;

l - геометрическая длина расчетного участка, м.

12. Потери давления на трение на рассматриваемом участке, м

, (9)

где R - фактические удельные потери давления на трение, Па/м;

l_пр - приведенная длина участка, м.

13. Суммарные потери напора от ЦТП до конца расчетного участка, м

, (10)

где - суммарные потери от рассматриваемого участка до ЦТП;

- потери на рассматриваемом участке.

Ответвления от главной магистрали тепловых сетей рассчитывают из условия так, чтобы суммарные потери напора от источника теплоты до абонента составляли не более чем суммарные потери напора вдоль основной магистрали.

Результаты расчетов заносим в таблицы 3 и 4.

При гидравлическом расчете тепловых сетей в условиях летнего режима нумерацию расчетных участков трубопроводов магистрали и ответвлений сохраняют такой же, как и при гидравлическом расчете в условиях зимнего режима. Диаметры трубопроводов, приведенные длины расчетных участков необходимо принять по таблице 4 приложения. Расчетные расходы теплоносителя принимают по (2), где = 0 и = 0. По номограммам уточняют удельные линейные потери давления на расчетных участках сети, определяют потери напора на участках по формуле (9) и суммарные потери напора по формуле(10).



4. Определение размеров П- образного компенсатора

В-спинка компенсатора; Н- вылет компенсатора

Рисунок 1- Схема П- образного компенсатора

Данные для расчета.

Расчетный участок 1-2;

Наружный диаметр d_н =159 мм;

Расстояние между опорами L = 32 м;

Модуль упругости стали Е =2·10⁵ Мпа;

Коэффициент температурного удлинения 1,2·10^-5 1/^оС;

Модуль инерции I=653·10^-8 м⁴;

Допустимое напряжение =160 Мпа;

130 ^оС; t_н =5 ^оС

Тепловое удлинение участка, м, определяется по формуле

, (11)

где - коэффициент температурного удлинения, 1/^оС;

- расстояние между соседними неподвижными опорами, м;

- температура теплоносителя в сетях микрорайона после ЦТП, ^оС;

- температура наружного воздуха в точке излома графика температур воды, ^оС.

,м.

Необходимый теоритический вылет компенсатора

,м, (12)

где - величина, определяемая по формуле (11), м;

- наружный диаметр участка, м.

м

Действительный вылет компенсатора

,м, (13)

где - ширина канала тепловой сети, равная 0,98 м;

- число доборных лотков между углами поворота;

₁ - длина доборного лотка, равная 0,75 м.

м.

- условие выполняется

Фактическое значение спины П- образного компенсатора:

,м,(14)

где , , ₁ - тоже, что в формуле (13);

- расстояние между осью трубопровода и стенкой канала, равное 0,26 м.

м.

Напряжение изгиба П - образного компенсатора:

, Мпа,(15)



где - величина,определяемая по формуле (11);

- модуль упругости стали, Мпа;

- наружный диаметр участка, мм;

- величина, определяемая по формуле (13).

Мпа.

74,5 МПа< 160 МПа - условие выполняется.

Сила упругой деформации компенсатора

,(16)

где - величина,определяемая по формуле (11);

- модуль упругости стали, Мпа;

- модуль инерции, м⁴;

А - безразмерный коэффициент соотношения размеров компенсатора, определяемый при условии равенства размеров вылета и спины компенсатора

(17)

где - величина, определяемая по формуле (13).

.

МН.

Длина конструкции компенсаторной ниши

,м,(18)



где , , ₁ - тоже, что в формуле (12);

м.

5. Раскладка расчетного участка на составные элементы

Рисунок 2 - Схема расчетного участка

Данные для расчета:

lуч=32 м;

Ш_К=3,05 м;

L_Н=3,46 м

d_Н=0,150 м;

l_СО=5 м;

1)Длина участка, м, занимаемая основными и доборными лотками за вычетом строительных конструкций отмеченных на рисунке 2.

,(19)

где - длина расчетного участка, м;

- ширина камеры по наружному обмеру, м;

L_Н - длина компенсаторной ниши, м;

… - монолитная вставка неподвижной опоры, равная 0,75 м;

… - добрный лоток, предназначенный для выноски неподвижной опоры за пределы тепловой камеры, равный 0,75 м.

м.

2) Определяем число основных лотков длиной 3 м

,(20)

где - величина, определяемая по формуле (17);

3 - длина основного лотка, м.

.

Принимаем 6 лотков ЛК 300.120.60

3) Определяем число доборных лотков, (l=0,75 м)

,(21)

где - длина основного лотка, м;

- дробная часть числа, определенного по (20);

- длина доборных лотков, м.

шт

Принимаем 1 лоток ЛК 75.120.60.

Общее число лотков условно запишем следующим выражением

(6_осн+1_добор)+1_добор

4) Определяем количество скользящих опор (опорных подушек), размещенных в каналах



,(22)

где - - величина, определяемая по формуле (19);

- длина скользящей опоры, равная 5 м.

шт.

5) Сумма скользящих опор

?n_со=n_со.уп+n_со.к+n_со,(23)

где n_со.уп - величина, определяемая по формуле (23);

n_со.к - число скользящих опор в нишах компенсатора, равное 8;

n_со - число скользящих опор в углах поворота, равное 4.

?n_СО=8+1•8+0•4=16 шт.

6. Определение объемов строительных конструкций

1) Объем бетона В15, монолитная вставка неподвижной опоры, м³:

,(24)

где - ширина канала, равная 0,98 м;

- высота канала, равная 0,51 м.

м³

2) Подготовка под монолитную вставку, м³:

, м³,(25)

где - ширина канала, равная 0,98 м.

м³

3) Объем блоков ФБС (стены камеры), м³:

,(26)

где А - ширина камеры, равная 2,25 м;

Б - длина камеры, равная 2,4 м.

м³

4) Объем пола камеры из бетона В15, м³:

,(27)

где А - ширина камеры, равная 2,25 м;

Б - длина камеры, равная 2,4 м.

м³

5) Подготовка под камеру, м³:

,(28)

где А - ширина камеры, равная 2,25 м;

Б - длина камеры, равная 2,4 м.

м³

6) Объем кирпичной кладки на одну нишу, м³:

,(29)



где - ширина канала, равная 0,98 м;

- высота канала, равная 0,51 м;

- толщина кладки, равная 0,25 м.

м³.

7. Расчет пьезометрического графика

Пьезометрический график служит для проверки соответствия гидравлического режима сети предъявляемым требованиям подбора насосов.

Требования к гидравлическим режимам:

- соответствие механическим прочностям элементов сети и санитарно-гигиенических устройств абонентов;

- предотвращение вскипания высокотемпературного теплоносителя;

- повышение пьезометрических напоров с запасом 5м высот здания потребителей.

Пьезометрический график рассчитывается для зимнего режима.

Потери напора в подающей линии: м

Потери напора в обратной линии: м. (и берутся из гидравлического расчета, это суммарные потери по главной магистрали).

Потери напора в подогревателях станции условно: м.

Потери напора на концевом абоненте: м.

Напор сетевого насоса

,(30)

м.

Располагаемый напор на выходных коллекторах станции



,(31)

м.

Располагаемый напор в точках тепловой сети

Для магистрали

,(32)

теплоноситель труба гидравлический давление

где - располагаемый напор в начале расчетного участка;

- потери на расчетном участке.

По формуле (32) определяем располагаемые напоры в узловых точках магистрали

Н'₁= H_ц' - 2Ч?H_ц-1=38,84 - 2Ч2,19=34,46 м;

Н'₂= H₁'- 2Ч?H_1-2=34,46 - 2Ч3,33=27,8 м;

Н'₃= H₂'- 2Ч?H_2-3=27,8 - 2Ч4,28=19,24 м;

Н'₄= H₃'- 2Ч?H_3-4=19,24 - 2Ч1,59=16,06 м;

Н'₅= H₄'- 2Ч?H_4-5=16,06 - 2Ч1,51=13,04 м;

Н'^аб₅= H₅'- 2Ч?H_4-5=13,04 - 2Ч1,52=10,0 м.

Для ответвлений

,(33)

где - располагаемый напор в точке подключения i-ответвления;

- потери напора на расчетном участке i-ответвления.

По формуле (33) определяем располагаемые напоры у двух простых абонентов



Н'_аб3= Н'₁- 2Ч ?H_1-3а =34,46- 2Ч1,67=31,12 м;

Н'_аб6= Н'₃- 2Ч ?H_3-6а =19,24 - 2Ч1,70 =15,84 м.

8. Подбор насосов

Подбор сетевого насоса

Сетевые насосы создают циркуляцию воды в системе теплоснабжения.

Определим производительность, м³/ч, сетевого насоса для закрытых систем теплоснабжения, который равен расчетному расходу сетевой воды на первом от ЦТП участке.

*3,6,(34)

где - расчетный расход сетевой воды на 1-ом ЦТП участке, кг/с.

м³/ч.

Напор сетевого насоса определяем по формуле (27) = м.

Тип: 1Д315-50а

Мощность привода: 75 кВт

Частота вращения: 2900 об/мин

Масса насоса: 475 кг

Устанавливаем 2 насоса, один из которых - резервный.

Подбор подпиточного насоса

Подпиточные насосы компенсируют утечки воды и поддерживают необходимый уровень пьезометрических линий, как при статическом, так при динамическом режимах.

Производительность насоса

,(35)



где тепловая мощность системы, равная 11,48 МВт;

удельный объем сетевой воды, равный 70 м³/МВт.

м³/ч.

Напор подпиточного насоса определяется по пьезометрическому графику, как разность между статическими напорами после ЦТП и до ЦТП.

Принимаем Н_пн=20 м.

Тип: К150-125-250

Мощность привода: 18,5 кВт

Частота вращения: 1450 об/мин

Масса насоса: 140 кг

Устанавливаем 2 насоса, один из которых - резервный.

9. Спецификация оборудования и материалов на расчетном участке ЦТП-УТ1

Таблица 5- Спецификация оборудования и материалов на участке УТ1-УТ2

Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса ед, кг	Приме-чание
Тепловые сети
1	ГОСТ 10704-91	Труба стальная электро-сварная Ш1599Ч4,5, м	64
2	ГОСТ 10740-91	Труба стальная электро-сварная Ш89Ч3,5, м	4,7
3	ГОСТ 10740-91	Компенсаторы из электросварных труб Н=2,9 Ш159Ч4,5, м	2	-
4	ЗКЛ 2-16	Задвижка стальная клиновая Ш 108Ч4, м	2	55
5	4.903-10 вып.4	Опора неподвижная 150 Т3.11	2	1,3
6	4.903-10 вып.5	Опора скользящая 150Т13.10	16	2,25
7	ГОСТ 8240-72	Балка неподвижной опоры швеллер №18 l=1200	1	19,56
8	ЗКЧ-1-87 уст 1	Бобышка	2	-
9	ГОСТ 3029-75*	Опора защитная под термометр	2	-
10	ГОСТ 2832-73*	Технический стеклянный термометр 00-1300	2	-
11	ЗКЧ-46-76	Закладная	2	-
12	16-225 П	Отборное устройство	2	-
13	МП4-У	Манометр	2	-
14	ГОСТ 5631-79	Антикоррозийное покрытие БТ №177	33,36	-
15		Теплоизоляция, маты из стекловатного штапельного волокна	1,69	-
16	ТУ 6-11-145-80	Покрывной слой - стеклопластик рулонный	49,08	-
Дренажный узел
1	15с 22 нж	Клапан запорный Dу 40	2	18,6
Строительные конструкции
	Серия 3.006.1-8
1	ЛК 300.120.60	Лоток, основной, шт	6	1550
2	ЛК 75.120.60	Лоток доборный, шт	2	400
3	ПТ 300.120.12-3	Плита перекрытия, шт	6	1050
4	ПТ 75.120.12-3	Плита перекрытия доборная, шт	2	260
5	ОП3	Опорная подушка, шт	8	20
6	Битум на 2 раза	Гидроизоляция лотков, м2	95,79	-
Компенсаторная ниша К2
1	ЛК 75.120.60	Лоток доборный, шт	6	400
2	ПДУ 140.150.12	Плита днища, шт	4	500
3	ПТ 75.120.12-3	Плита перекрытия	6	260
4	ПТУ 210.120-12	Плита перекрытия угловая, шт	4	130
5		Кирпичная кладка из кирпича М100 на растворе М50	1,736	-
6	ОП3	Опорная подушка	8	20
Неподвижная опора
1	Бетон В15	Монолитная вставка, м3	0,444	-
2	Бетон В7,5	Подготовка, n=100, м3	0,102	-
3	Серия 3.006.1-8 ПТ 75.120.12-3	Плита перекрытия доборная	1	260
Тепловая камера УТ2 (Тип 4)
	ГОСТ 13579-78
1	ФБС 12.4.6-Т	Блок,м3	12,1	640
2	Бетон В15	Местные заделки, м3	0,75	-
	Серия 3.006.1-8
3	ПТО 150.180.14	Плита перекрытия, шт	2	400
4	Б-7	Балка, шт	1	500
	Серия 3.900.1-14
5	КС7.3	Кольцо стеновое, шт	2	130
6	КО 6	Кольцо опорное, шт	2	50
7	ГОСТ 3634-89	Люк типа Л, шт	2	152
8	Бетон В15	Днище камеры	1,35	-
9	Бетон В7.5	Бетонная подготовка	1,159	-
10	Битум на 2 раза	Гидроизоляция камеры, м2	33	-
11	СТ Ш16 А1	Скобы ходовые, шт	28	-
12	Бетон В15	Отмостка люков, м3	0,6	-



Список использованных источников

1 Липовка Ю.Л., Целищев А.В. Теплоснабжение района города: методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 270109.65 «Теплогазоснабжение и вентиляция» / Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 34с.

2 Целищев А.В. Строительные конструкции тепловых сетей: методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 290700 - «Теплогазоснабжение и вентиляция» / Красноярск: КрасГАСА, 2000. - 35с.

3 ГОСТ 21.605 - 82. Сети тепловые. Рабочие чертежи. Введ. впервые; дата введ. 16.11.1982 г - М.:Изд-во стандартов, 1983. - 10с.

4 СТО 4.2-07-2008. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности. Введен взамен СТО 4.2 - 07 - 2010; дата введ. 27.02.2012. Красноярск: ИПК СФУ, 2012. 57 с.

5 СНиП 41-02-2003. Тепловые сети /Госстрой России. Дата введ 1.09.2003- М.: ФГУП ЦПП, 2003. - 49с.

Размещено на Allbest.ru