Материал: Проектирование тепловой сети жилого района

2. Гидравлический расчет

Основная задача гидравлического расчета состоит в определении диаметров труб по заданным расходам теплоносителя и располагаемым перепадам давлений во всей сети или в отдельных ее участках.

Внутренний диаметр выбирается с учетом того, что значения удельных падений давления на одном метре длины в магистральной линии ограничены R=20…80 Па/м, а в ответвлениях R могут принимать значения от 180 до 280 Па/м.

Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрических графиков, выбора схемы присоединения абонентов, подбора насосного оборудования, определения стоимости тепловой сети и других целей.

2.1 Определение потерь напора в тепловых сетях

Определяем на участках потери давления в трубопроводах на трение и местных сопротивлениях ∆H, Па, по формуле:

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

 приведенная длина трубопровода, м.

где  коэффициент гидравлического трения, определяется по формуле:

где  шероховатость труб, Кэ=0,5 мм;

 внутренний диаметр труб, мм;

сетевой расход воды на участке трубопровода, принимается по таблице 2, т/ч;

 плотность воды, ./1/

Приведенная длина трубопровода , м, равна:

,

где длина участка трубопровода по плану, м;

доля потерь давления в местных сопротивлениях,  (для вновь проектируемых тепловых сетей).

Скорость теплоносителя в трубопроводах ,м/с, определяется по формуле:

где сечение трубопровода, м², определяется по формуле:

Узловые напоры на участках трубопровода p, м в. ст., определяются по формуле:

Все расчеты сведены в таблицы 3 и 4 с учетом того, что требуемый располагаемый напор на индивидуальный тепловой пункт составляет 20 м в. ст.

Таблица 3 - Гидравлический расчет главной магистрали

Таблица 4 - Гидравлический расчет обратной магистрали

2.2 Пьезометрический график

Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в виде пьезометрического графика, который дает наглядное представление о давлении или напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельеф местности, высота зданий, особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.

При построении пьезометрического графика принимаем (см. приложения):

∆Нит = 20 м в. ст. - гидравлическое сопротивление у источника теплоты (гидравлическое сопротивление водогрейного котла);

∆Нэл= 20 м в. ст. - располагаемый напор перед водоструйным элеватором;

∆Нпод=16 м в. ст. - потеря напора в подающей магистрали;

Но1=

Но - напор создаваемый подпиточными насосами при останове сетевых насосов, Но=36 м в. ст. (должен превышать на 5 м геометрические отметки верхнего этажа самого высокого здания потребителей теплоты).

На графике используются следующие обозначения:

∆Нсн - напор создаваемый сетевыми насосами;

∆Нпод - потеря напора в подающей магистрали;

∆Ноб - потеря напора в обратном трубопроводе.

В результате анализа построенного пьезометрического графика в таблице 5 заносим значения давлений в узловых точках:

Нсн - статический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Ндн - динамический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Нсв - статический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Ндв - динамический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Нрас- располагаемый напор в узловой точке у потребителя теплоты.

Таблица 5 - Давления в узловых точках теплосети

Из таблицы 5 можно сделать следующие выводы:

) Динамический и статический напоры превышают на 5 м в. ст. геометрические отметки верхних этажей зданий;

) Динамический и статический напоры в нижних этажах зданий не превышают 60 м в. ст. (предельно-допустимое давление для отопительных приборов);

) Располагаемый напор во всех зданиях превышает или равен 20 м в. ст.;

) Линии вскипания проходят выше геометрических отметок жилых зданий.

На основании проведенного анализа пьезометрического графика принято осуществить присоединение абонентов по зависимой схеме со смешением, т.е. присоединение системы отопления абонентов к тепловой сети осуществляется через водоструйный элеватор.

2.3 Определение недорасхода напора в ответвлении

Определяем недорасход напора в ответвлении ∆Нд:

Ответвление B-M:

∆Hд=52,14-38,30=13,84 м в. ст.

Если не погасить эти избыточные напоры, то потребители получат больше воды, чем им полагается, а последующие потребители по магистральной линии недополучат расчетного количества воды. Поэтому погасим избыточные напоры при помощи диафрагм, устанавливаемых на участке присоединения ответвления к магистрали.

Диаметр отверстия диафрагмы dд, мм, определяется по формуле:

где G - расход воды на участке, т/ч;

∆Hд - недорасход напор, м в. ст.

Ответвление B - M (условный диаметр трубопровода 400 мм)

 мм

.4 Температурный график

Качественное регулирование - это изменение температуры при постоянном расходе. Это самый распространенный вид центрального регулирования тепловых сетей.

При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке в тепловой сети.

Температуры определяются по следующим формулам:

где  - относительная отопительная нагрузка, кВт;

 - падение температуры воды на отопительных приборах, ;

 - изменение температуры на источнике, ;

 - расчетный температурный напор нагревательного прибора, ;

 - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18°С;

 - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха °С;

 - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха °С;

 - температура воды в трубопроводе после смешения в водоструйном элеваторе при расчетной температуре наружного воздуха, °С.

Произведен расчет и сведен в таблицу 6.

Таблица 6 - Температурный график