Теплоснабжение четырёх районов г. Казань

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

 Гидравлический  расчет магистральных трубопроводов

 

№ участка	G, т/ч	Длина, м			dнхs, мм	V, м/с	R, Па/м	DP, Па	åDP, Па
		L	Lэ	Lп
1	1800	300	81,69	381,69	720х12	1,65	40	15268	68947
2	1200	350	78,96	428,96	630х11	1,6	50	21448	53679
3	720	650	66,25	716,25	530х9	1,35	45	32231	32231
4	600	450	63,36	513,36	426х9	1,68	45,39	23300	48786
5	240	500	42,25	542,25	377х9	1,35	47,00	25486	25486
6	360	200	54,08	254,08	377х9	1,55	107,11	27214	27214
7	480	400	47,52	447,52	426х9	1,75	66,10	29580	29580

 

 

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка  на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

 

Невязка на ответвлении 6 составит:

 

Невязка на ответвлении 7 составит:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Построение пьезометрических графиков для отопительного и неотопительного периодов.

Для построения пьезометрического  графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1: 10000. Построим  , используя горизонтали и длины  участков, продольные профили главной  магистрали ( участки 1,2,3 ) и ответвлений (участки 4,5 и участок 7 ). На профилях в соответствующем масштабе построим высоты присоединяемых зданий. Под профилем располагается спрямленная однолинейная схема теплосети, номера и длины участков, расходы теплоносителя и диаметры, располагаемые напоры.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне  сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые в закрытых системах принимаются равными потерям напора в подающей магистрали и составляют в данном примере 9,5 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала № 4. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СД. Превышение точки Д по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 9,5 метра.

Далее строим линию ДЕ – линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые в данном примере приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения «оголения»,  « раздавливания»  и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода. Определим для данного периода потери напора в главной магистрали используя формулу пересчета:

= 9,5 * = 1,9 м

Аналогичные потери напора  (1,9 м) примем и для обратной магистрали. Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим  пьезометрический график для  неотопительного периода (А В`С`Д`Е`). После построения пьезометрических графиков  следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов (см. раздел 6  учебного пособия ).  При необходимости напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс и, соответственно, положение пьезометрических графиков могут быть изменены (за счет изменения напора подпиточного насоса).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Подбор сетевых и подпиточных насосов.

DH_ист= 35 м.- потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты 

DH_под+DH_обр= 50 м- суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети.

DH_аб = 40 м.- потери напора в системах теплопотребителей 

H_ст= 40 м- статический напор на источнике теплоты.

H_пл= 15 м.- потери напора в подпиточной линии

z  = 5 м- превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов

 

Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле:         

м

Подача сетевого насоса G_сн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя G_d

                                                  G_сн= G_d = 1800 т/ч

По  приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме двух рабочих и один резервный насосы  СЭ 1250-140-16 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 85%.

Требуемый напор подпиточного насоса H_пн определяем по формуле (66) учебного пособия

                           м

Подача подпиточного насоса G_пн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя G_ут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения V_сист. При удельном объеме системы 65 м³/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 77,98 МВт объем системы V_сист составит

                           V_сист =  65 × Q  =  65 × 77,98 = 5068 м³

Величина утечки G_ут составит

                           G_ут = 0,0075 ×V_сист= 0,0075 × 5068 = 38.2 м³/ч

По приложению №22 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.

 

 

 

 

7. Расчет самокомпенсации.

d_н = 377мм- диаметр трубопровода

Е = 2x10⁵ Мпа- модуль продольной упругости стали

a = 1,25x10^-5 1/⁰C- коэффициент линейного расширения 

d_доп= 80 Мпа- допускаемое напряжение

 

 

Рис.7

 

Определим линейное удлинение DL₁ длинного плеча L₁

 

             DL₁= a ×L₁× (t - t_o) = 1,25x10^-5× 100 × (150 + 30) = 0,225 м

 

При b = 0⁰ и n = L₁/L₂ = 1 находим изгибающее напряжение у опоры А

 

Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое         s_доп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет тепловой изоляции.

КЛП 90x45. тип канала

h_к = 1,0 м- глубина заложения канала

t ₀ = 4 ⁰С- среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов.

l_гр= 2,0 Вт/м град- теплопроводность грунта.

Тепловая изоляция - маты из стеклянного штапельного  волокна с защитным покрытием  из стеклопластика рулонного РСТ.

t₁ = 86 ⁰С- среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе,

t₂ = 48 ⁰С- среднегодовая температура теплоносителя в обратном трубопроводе

Определим внутренний d_вэ и наружный d_нэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9´0,45м) и наружным (1,08´0,61м) размерам его поперечного сечения

Определим термическое  сопротивление внутренней поверхности  канала R_пк

               

Определим термическое  сопротивление стенки канала R_к, приняв коэффициент теплопроводности железобетона .

Определим, при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта термическое сопротивление грунта R_гр

=

Приняв температуру  поверхности теплоизоляции 40 ⁰С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего t_тп и обратного t_то трубопроводов согласно:

Определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов  из стеклянного штапельного волокна) для подающего  , и обратного , трубопроводов:

= 0,042 + 0,00028 × t_тп= 0,042 + 0,00028 × 63 =  0,06 Вт/( м × ⁰С)

= 0,042 + 0,00028 × t_то= 0,042 + 0,00028 × 44= 0,054 Вт/( м ×⁰С)

Определим термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя, приняв предварительно толщину слоя изоляции d_и= 50 мм = 0,05 м

Примем по приложению №16 учебного пособия, нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q₁₁ = 41,6 Вт/м и обратного q₁₂ = 17,8 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего R_tot,1 и обратного R_tot,2 трубопроводов при К₁= 0,8 (см. приложение №20 учебного пособия)

                         м × ⁰С/Вт

                          м × ⁰С/Вт

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных  полей подающего  и обратного трубопроводов

                                

                             

Определим требуемые  термические сопротивления слоёв  для подающего R_кп и обратного R_ко трубопроводов, м × град/Вт

                      

 м ×⁰С/Вт

                     

 м ×⁰С/Вт

Определим требуемые  толщины слоев тепловой изоляции для подающего d_к1 и обратного d_к2

9. Расчет компенсаторов.

 

Приняв коэффициент  температурного удлинение  a = 1,20×10^-2 мм/м×⁰С, определим расчетное удлинение участка трубопровода:

Dl= a × L× (t₁ - t₀) = 1,20 ×10^-2 ×100 × (150 + 30) = 216 мм

Расчетное удлинение Dl_р с учетом предварительной растяжки компенсатора составит

                                     Dl_р= 0,5 × Dl = 0,5 × 216 = 108 мм

По приложению №23 учебного пособия, ориентируясь на Dl_p, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность Dl_к= 120 мм, вылет              H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м. По приложению №24 определим реакцию компенсатора Р  при значении Р_к= 0,72 кН/см и Dl_р= 10,8 см

                                 Р = Р_к × Dl_р= 0,72 × 10,9 = 7,84 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1.  СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР М.: Стройиздат, -1997. -140с.
2. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети -М.: Госстрой, -2001. -48 с.
3. Теплоснабжение/Козин В. Е. и др. -М.: Высшая школа, -1980. -408 с.
4. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Издательство МЭИ, -1999. -472 с.
5. Теплотехнический справочник/Под ред. Юренева В. Н. и Лебедева П. Д. в 2-х т. -М.: Энергия. -1975. Т. 1. -744 с.
6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. Николаева А. А. -М.: Стройиздат. -1965. -360 с.
7. Справочник по теплоснабжению и вентиляции /Щёкин Р. В. и др. В 2-х кн. Киев: Будивельник, -1976, Кн. 1. -416 с.
8. Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. -М.: Энергия, -1968. -240 с.
9. Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. -М.: Энергия, -1979. -248 с
10. Ширакс З. Э. Теплоснабжение. -М.: Энергия, -1979. -256 с.
11. Инженерные коммуникации в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири/Н.Н. Карнаухов, Б.В. Моисеев, О.А. Степанов и др. Стройиздат, Красноярск. -1993. -160с.
12. Степанов О.А., Моисеев Б.В., Хоперский Г.Г. Теплоснабжение на насосных станциях нефтепроводов. -М.: Недра. -1998. -302с.
13. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др. -М.: Энергоатомиздат.                     -1988. -376с.
14. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 140106 «Энергообеспечение предприятий» Т.Н Стерхова, Ижевск 2011