Теплоснабжение четырёх районов г. Казань

Определим суммарный перепад температур сетевой воды d  в обеих ступенях водоподогревателей

Определим перепад температур сетевой воды в водоподогревателе  первой ступени  для диапазона температур наружного воздуха от t_н= +8 ⁰С до t'_н = 0 ⁰С

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

Определим значения величин d₂ и d₁ для диапазона температур наружного воздуха t_н от t'_н = 0 ⁰С до t₀= -30⁰С. Так, для t_н= -10 ⁰С эти значения составят:

   

          

Аналогично выполним расчеты величин d₂ и d₁ для значений t_н= -18 ⁰С и t_н= -30 ⁰С. Определим температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика:

Так, для t_н= +8 ⁰С и t_н= 0 ⁰С эти значения составят

для t_н = -10 ⁰С

Аналогично выполним расчеты для значений t_н = -18 ⁰С и -30 ⁰С. Полученные значения величин d_2, d_1, , сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры  сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t_н = +8 ¸ 0 ⁰С используем формулу:

Определим значение t_2v для t_н= +8 ⁰С. Предварительно зададимся значением ⁰С.  Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для t_н= +8 ⁰С и t_н= 0 ⁰С

Вычислим левые и  правые части уравнения

Левая часть           

Правая часть            

Поскольку численные  значения правой и левой частей уравнения  близки по значению (в пределах 3%), примем значение как окончательное.

Для систем вентиляции с  рециркуляцией воздуха определим, температуру сетевой  воды   после   калориферов     t_2v            для    t_н= t_нро = -30⁰C.

                                    

Здесь значения Dt ; t ; t соответствуют t_н = t_v= -18 ⁰С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением t_2v = 41⁰С. Определим значения Dt_к и Dt

Далее вычислим левую часть выражения 

                              

Поскольку левая часть  выражения близка по значению правой (1,00»1), принятое предварительно значение t_2v = 41 ⁰С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (см. рис. 4).

 

Таблица 4

Расчет температурных  графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения.

 

tН	t10	t20	t30	d1	d2	t1П	t2П	t2V
8	70	44,9	55,3	6,015	8,955	76,015	35,945	21
0	70	44,9	55,3	6,015	8,955	76,015	35,945	44,9
-10	87,6	52,6	67,2	4,284	10,687	91,900	41,929	52,6
-18	104,9	59,9	78,6	2,657	12,313	107,522	47,551	59,9
-30	130	70	95	0,382	14,588	130,382	55,412	41

 

 

 

 

Рис.4.  Температурные  графики регулирования для закрытой системы теплоснабжения (¾ отопительно-бытовой; --- повышенный)

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение расходов сетевой воды.

 

Расчетный расход сетевой  воды, кг/ч, для определения диаметров  труб в водяных тепловых сетях  следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:

Квартал №1

 на отопление

на вентиляцию

на горячее  водоснабжение 

в закрытых системах теплоснабжения

среднечасовой, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей

максимальный, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей

 

расчетные тепловые потоки приводятся в Вт, теплоёмкость  с  принимается равной 4,187 кДж/кг*⁰С. Расчет по этим формулам производится поэтапно, для температур .

Суммарные расчетные  расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных  тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:

                                                        (46)

где k3 – коэффициент, учитывающий долю среднечасового расхода  воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления. Для закрытых систем теплоснабжения с тепловым потоком менее 100 МВт k3=1,2 [1].

 

Объект	Расход сетевой воды, кг/ч						Расход сетевой воды, кг/ч
	Gomax	Gvmax	Ghmax	Ghm	Gd		№ участка	G
кв 1	112,2	13,5	228,5	95,2	240		1	1800
кв 2	168,3	20,2	342,8	142,8	360		2	1200
кв 3	224,4	26,9	457,1	190,4	480		3	720
кв 4	336,6	40,4	685,6	285,7	720		4	600
Сумма	841,5	101,0	1714,0	714,2	1800		5	240
							6	360
							7	480

4. Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения.

Расчетная схема теплосети  от источника теплоты (ИТ) до кварталов  города (КВ) приведена на рис.6. Для  компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.

 

 

Рис.6.  Расчетная схема  магистральной тепловой сети.

 

Расчет выполним для  подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную  и загруженную ветвь теплосети  от ИТ до КВ 4 (участки 1,2,3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6,7], а также в приложении №12 учебного пособия, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d_нxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, скорости воды V, м/с.

По известным диаметрам  на участках главной магистрали определим  сумму коэффициентов местных  сопротивлений Sx и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеется головная задвижка (x = 0,5), тройник на проход при разделении потока (x = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов         (x = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. Согласно приложению №17 учебного пособия для D_у=700 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 300 м следует предусмотреть два сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx на данном участке составит

Sx = 0,5+1,0 + 2 × 0,3 = 2,1

По приложению №14 учебного пособия (при К_э= 0,0005м) эквивалентная длина l_э для x = 1,0 равна 38,9 м. Эквивалентная длина участка L_э составит

                                      L_э= l_э × Sx = 38,9 ×2,1 = 81,69 м

Далее определим приведенную  длину участка L_п

                                      L_п=L + L_э= 300 + 81,69 = 381,69 м

Затем определим потери давления DP на участке 1

                                      DP = R × L_п = 40 × 381,69 = 15267 Па

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной  магистрали (см. табл. 6 и табл.7).

Далее приступаем к расчету  ответвлений. По принципу увязки потери давления DP от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

                           DP₄₊₇ = DP₂₊₃ ; DP₇ = DP₆ ; DP₈ = DP₃ ; DP₅ = DP₁₊₂₊₃

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для  ответвления с участками 4 и 7 получим

                                       

Коэффициент a, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

                                

тогда                  Па/м

Ориентируясь на R = 45,38 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R, скорости V, потери давления DР на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R.

 Па/м

 Па/м 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6

Расчет эквивалентных  длин местных сопротивлений

 

№ участка	dн х S, мм	L, м	Вид местного сопротивления	x	Кол-во	åx	lэ ,м	Lэ,м
1	720х12	300	1. задвижка	0,5	1	2,1	38,9	81,69
			2. сальниковый  компенсатор	0,3	2
			3. тройник  на проход при разделении потока	1	1
2	630х11	350	1. внезапное  сужение	0,5	1	2,4	32,9	78,96
			2. сальниковый  компенсатор	0,3	3
			3. тройник  на проход при разделении потока	1	1
3	530х9	650	1. внезапное  сужение	0,5	1	2,4	32,9	78,96
			2. сальниковый  компенсатор	0,3	3
			3. задвижка	0,5	1
4	426х9	450	1.внезапное  сужение	0,5	1	3,2	19,8	63,36
			2. задвижка	0,5	1
			3. сальниковый компенсатор	0,3	4
			4. тройник  на проход	1	1
5	377х9	500	1. сальниковый  компенсатор	0,3	5	2,5	16,9	42,25
			2. задвижка	0,5	1
			3.внезапное  сужение	0,5	1
6	377х9	200	1.внезапное  сужение	0,5	1	3,2	16,9	54,08
			2. сальниковый  компенсатор	0,3	2
			3. задвижка	0,5	3
			4. отвод 900	0,6	1
7	426х9	400	1.внезапное  сужение	0,5	1	2,4	19,8	47,52
			2.задвижка	0,5	2
			3.сальниковый  компенсатор	0,3	3