Материал: Проектирование систем централизованного теплоснабжения района города Вологды от газовой котельной и отопления жилого здания

.

Расчетные часовые расходы сетевой воды на отопление , , и вентиляцию , , определяются по формулам соответственно:

.

.

где - расчетная температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети, ;

 - расчетная температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети, .

Расчетные часовые расходы сетевой воды на ГВС при различных схемах присоединения водоподогревателей определяются по формулам, приведенным в приложении 10 [5].

Расчетные значения тепловых нагрузок, расходы воды на отопление, вентиляции и ГВС приведены в таблице 1.1 дипломного проекта. Кроме того, в таблице указаны расчетные расходы воды на здания, необходимые для гидравлического расчета теплосети.

Таблица 1.1 - Суммарные тепловые нагрузки и расходы воды по котельной с/х «Заречье»

1.5 Гидравлический расчет тепловых сетей на ЭВМ

Одним из наиболее важных вопросов при проектировании и наладке тепловых сетей является гидравлический расчет трубопроводов. Основной задачей гидравлического расчета трубопроводов тепловых сетей является определение диаметров трубопроводов и потерь давления при заданных расходах теплоносителя или определение пропускной способности трубопроводов при заданном располагаемом перепаде давления.

Для снижения трудоемкости и повышения качества проектирования на кафедре теплогазоснабжения и вентиляции существует программа «SETI» для гидравлического расчета тупиковых водяных тепловых сетей. При подготовке исходных данных для выполнения гидравлического расчета на ЭВМ строится расчетная схема, на которой условно (без масштаба, без соблюдения конфигурации и в одну линию) показывается тепловая сеть с нанесением на нее начальной точки (в нашем случае котельной), конечных точек сети (потребителей) и всех расчетных участков. Участки нумеруются и их длины проставляются в метрах.

На каждом участке сети в расчетной схеме указывается номер точки начала участка, номер точки конца участка, длина участка в метрах, расчетный расход сетевой воды в , сумма коэффициентов местных сопротивлений (при необходимости) и внутренний диаметр (при поверочном расчете, см. 1.5.3).

Нумерация участков сети при принятом в программе способе ее кодировки должна производиться следующим образом:

-       начальная точка сети (котельная) нумеруется цифрой  (ноль);

-       конечные точки сети (потребители) нумеруются в произвольном порядке целыми числами от  до , где  - количество потребителей;

-       все остальные узловые точки сети (точки соединения участков) нумеруются числами, не совпадающими с нумерацией систем теплопотребления [6].

Ниже в дипломном проекте представлен конструкторский и поверочный расчеты, выполненные по данной программе.

.5.1 Основные расчетные зависимости

Задачей гидравлического расчета является определение максимально возможного использования на каждом маршруте располагаемого в начальной точке сети перепада давления, т.е. при расчете участков сети на маршруте к -му потребителю должно соблюдаться условие [6]:

,

где - разность давлений в подающем и обратном трубопроводе в начальной точке сети, ;

 - сумма потерь давления в подающем и обратном трубопроводе на -ом маршруте, ;

 - потери давления на участке сети, ;

 - количество расчетных участков сети на маршруте;

 - требуемый перепад давления на вводе у -го потребителя, .

Потери давления , , на участке сети находятся из выражения:

,

где - потери давления на трение, ;

 - потери давления в местных сопротивлениях, ;

 - удельные потери давления на трение, ;

 - геометрическая длина участка трубопровода, ;

 - эквивалентная длина местных сопротивлений, ;

 - приведенная длина участка трубопровода, .

Удельные потери давления на трение , , определяются по выражению:

,

где - коэффициент гидравлического трения;

 - скорость теплоносителя, ;

 - плотность теплоносителя (в нашем случае - воды), ;

 - внутренний диаметр трубопровода, ;

 - расчетный часовой расход теплоносителя на участке, .

При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент трения для стальных трубопроводов находят по разным формулам, выбираемым с учетом предельного значения критерия Рейнольдса , характеризующего границы переходной области и области квадратичного закона.

Предельное значение критерия Рейнольдса  равно:

,

где - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубопроводов, .

Критерий Рейнольдса  следует определять по формуле:

,

где - коэффициент динамической вязкости, ;

 - коэффициент кинематической вязкости, .

При  (переходная область) коэффициент трения определяют по формуле Кольбрука-Уайта:

,

где - число Рейнольдса;

 - предельное число Рейнольдса.

При  (область квадратичного закона) коэффициент трения определяют по формуле Прандтля-Никурадзе:

.

,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке.

Иногда, в случае отсутствия данных о характере и количестве местных сопротивлений на трубопроводах тепловой сети, допускается определять эквивалентную длину местных сопротивлений по упрощенной формуле:

,

где - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления по отношению к , который принимается в зависимости от вида компенсатора и диаметров трубопроводов.

Диаметр трубопровода ,  на участке сети подбирается с помощью выражения:

,

где - коэффициент, зависящий от единиц измерения  и ;

 - средняя величина удельных потерь давления на трение, , определяемая по формуле:

,

где - располагаемый перепад давления в начале рассчитываемого участка, ;

 - требуемый перепад давления на вводе абонента, ;

 - расстояние по трассе сети от начала рассчитываемого участка до потребителя, .

.5.2 Конструкторский расчет тепловой сети

Конструкторский расчет выполняют для проектирования новой тепловой сети. Главной задачей конструкторского расчета является определение оптимальных диаметров трубопроводов для заданного располагаемого давления , .

Для расчета в программу «SETI» вводятся количество потребителей; количество участков тепловой схемы; номера точек начала участка; номера точек конца участка; длина участка , ; расчетный расход сетевой воды на участке , ; сумма коэффициентов местных сопротивлений (при необходимости); коэффициент , учитывающий используемые в расчете единицы измерения потерь давления и напора. В технической системе единиц потери напора в программе определяются в метрах водяного столба, , и коэффициент  принимается равным . Кроме того, указывается расчетная температура воды в подающем , , и обратном , , трубопроводе и необходимые перепады давления у потребителей , . Для вновь проектируемых водяных тепловых сетей эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубопроводов принимается равной . Коэффициент , учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях при П-образных компенсаторах принимается равным .

Требуемый перепад давлений на вводах у потребителей , , зависит от вида присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети. Если для работы различных потребителей, присоединяемых по разным схемам к рассчитываемой тепловой сети, требуются разные величины перепадов давления, то их вводят непосредственно в самом расчете для каждого подключенного здания. Примем в нашем случае  (рекомендуемое значение).

Исходные данные и результаты расчета тепловой сети распечатываются на выходном документе ЭВМ в табличной форме, сопровождаясь текстовым материалом. После заголовка печатаются исходные данные. Результаты расчета выдаются на печать по маршрутам. Таблица результатов расчета включает в себя 10 граф: номер участка; геометрическая длина участка , ; эквивалентная длина участка , ; расход воды на участке , ; типоразмер трубопровода (наружный диаметр  и толщина стенки , ). Кроме того, в итоговом расчете указывается скорость воды на участке , ; удельные потери давления на трение , ; общие потери давления на участке , ; сумму потерь давления по маршруту от начальной точке сети до рассчитываемого участка , . В последней строке указывается действительный располагаемый перепад давления у данного потребителя , .

Итоги конструкторского расчета представлены в обязательном приложении 1 дипломного проекта.

.5.3 Поверочный расчет тепловой сети

Поверочный расчет выполняется с целью наладки гидравлического режима существующей тупиковой тепловой сети. При разрегулированной системе потребители, расположенные радом с источником теплоснабжения, будут испытывать перегрев, так как поток теплоносителя буде двигаться в сторону меньшего гидравлического сопротивления, а удаленные здания - недогрев из-за несоответствия фактических значений расхода теплоносителя расчетным. Чтобы это предотвратить, необходимо сдросселировать избыточный напор у потребителя до необходимого значения. Одним из самых распространенных способов создания искусственного сопротивления является установка перед вводом в здание на подающем трубопроводе дроссельной шайбы, диаметр которой рассчитывается по следующей формуле [6]: