− ответвлении водяных тепловых сетей − по расчётному давлению, но не более 300 Па/м;
− паропроводов −70 ‑ 150 Па/м;
− конденсатопроводов −20 ‑ 60 Па/м.
При этом скорость движения теплоносителя не должна превышать:
− для горячей воды и конденсата 3,5 м/с;
− для перегретого пара 50 м/с.
Результатами гидравлического расчёта являются:
1) определение основного объёма работ по сооружению тепловых сетей;
2) определение характеристик сетевых и подпиточных насосов;
3) выбор схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;
4) выбор средств авторегулирования;
5) разработка режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
3.1 Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях
Суммарные расчётные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях, открытых и закрытых систем теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты определяется по формуле:
G = Gо.мах + Gв.мах + Кз·Gгв.мах, (3.1)
где Gо.мах − расчётный расход воды на отопление, кг/с;
Gв.мах − расчётный расход воды на вентиляцию, кг/с;
Gгв.мах − расчётный расход воды на горячее водоснабжение, кг/с;
Кз − коэффициент запаса, учитывающий долю среднего расхода на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления,[2].
Gо.мах = Qо.мах /С · (τ1 − τ2), (3.2)
Gв.мах = Qв.мах /С · (τ1 − τ2), (3.3)
Gгв.мах = Qгв.мах /С · (τ1 − τ2), (3.4)
где Qо.мах − максимальная нагрузка отопления, кВт;
Qв.мах − максимальная нагрузка вентиляции, кВт;
Qгв.мах − максимальная нагрузка горячего водоснабжения, кВт;
С − теплоёмкость воды, кДж/кг;
τ1,τ2 − температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, оС.
Gо.мах = 6850 / 4,19 · (150 − 70) = 20,4 кг/с.
Gв.мах = 4266,1 / 4,19 · (150 − 70) = 12,7 кг/с.
Gгв.мах = 0,55·1162,6 / 4,19 · (150 − 70) = 1,9 кг/с.
G = 20,4 + 12,7 + 1,2·1,9 = 35,4 кг/с.
3.2 Расчётная схема тепловой сети
3.3 Предварительный и проверочный расчёты диаметров трубопроводов тепловой сети
Предварительный диаметр трубопровода определяется по формуле:
d = Adв ·G0,38 / Rл0,19, (3.5)
где Adв − постоянный коэффициент зависящий от шероховатости трубопровода и равен 117·10 -3 м 0,62/ кг 0,19;
Rл − удельные потери давления по длине, Па/м;
G − расход сетевой воды, кг/с.
Для шестого участка:
d6' = 117 ·10 –3 · 0,26 0,38 / 80 0,19 = 0,03 м.
Проверочный расчёт трубопровода.
Уточняется диаметр трубопровода до ближайшего по ГОСТ 8731−87, принимается стандартный диаметр d'=32 мм, [1.прил 11].
Производится расчёт действительного удельного падения давления по формуле:
Rл = ARв · G2 / (d')5,25, (3.6)
где ARв − постоянный коэффициент зависящий от шероховатости трубопровода и равен 64·10 -6 м 0,62/ 42 0,19.
Rл = 64·10 -6 · 0,26 2 / (0,032) 5,25 = 64,97 Па/м.
При полученном диаметре d', уточняется величина местных сопротивлений и определяется эквивалентная длина местных сопротивлений по формуле:
lэ = Aе· ∑ξ · (d')1,25, (3.7)
где Aе − постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости трубы и равен 60,5 м - 0,25 ,
∑ξ − сумма коэффициентов местных сопротивлений, ξ =0,4[1].
lэ =60,5· 0,4· 0,032 1,25 = 0,37 м.
Падение давления в подающей и обратной магистралях определяется по формуле:
∆Рп = ∆Ро = Rл · (l+lэ), (3.8)
где ∆Рп , ∆Ро ‑ потери давления в подающей и обратной магистралях, Па;
l‑ длинна магистрали, м.
∆Рп = ∆Ро = 64,97 · (60 + 37) =3922,2 Па.
Скорость теплоносителя определяется по формуле:
ω = G · 4 / П ·(d') 2, (3.9)
ω = 0,26 · 4 · 10 –3 / 3,14 ·(0,032) 2 = 0,32 м/с.
Расчёт остальных участков производится аналогично, результаты расчёта заносятся в таблицу 3.
Таблица 3.
Результаты гидравлического расчёта.
| № участка | D’, мм | Dн , мм | Rл, Па/м | Lэ, м | ∆Рп , ∆Ро, Па | Ω, м/с |
| 1 | 175 | 194 | 38,01 | 51,40 | 5374,6 | 0,72 |
| 2 | 50 | 57 | 101,80 | 0,57 | 1279,6 | 0,54 |
| 3 | 40 | 45 | 83,70 | 5,95 | 2506,8 | 0,42 |
| 4 | 40 | 45 | 80,50 | 0,43 | 1966,6 | 0,41 |
| 5 | 32 | 38 | 70,10 | 0,37 | 1708,3 | 0,34 |
| 6 | 32 | 38 | 64,97 | 0,37 | 3922,2 | 0,32 |
| 7 | 80 | 89 | 61,36 | 6,20 | 2712,0 | 0,56 |
| 8 | 150 | 159 | 70,20 | 19,20 | 5138,6 | 0,88 |
| 9 | 50 | 57 | 81,60 | 9,20 | 9889,9 | 0,48 |
| 10 | 40 | 45 | 83,70 | 2,60 | 4737,4 | 0,42 |
D' – условный проход, мм;
Dн – наружный диаметр, мм.
3.4 Построение продольного профиля
Продольный профиль представлен на 4 листе графической части данного проекта.
Продольный профиль участка тепловой сети строится в масштабе: по вертикали 1:100, 1:50; по горизонтали: 1:500, 1:1000. Его построение начинают с определения минимальной глубины теплового параметра по трассе с учётом габаритных размеров устанавливаемого в них оборудования.
На профилях сетей указывают:
поверхность земли;
уровень грунтовых вод;
пересекаемые автомобильные дороги, железнодорожные и трамвайные пути, кюветы, а также другие подземные и надземные коммуникации и сооружения, влияющие на прокладку проектируемых сетей, с указанием их габаритных размеров, высотных отметок, и при необходимости координат или привязок;
каналы, тоннели, ниши П‑образных компенсаторов, эстакады, отдельно стоящие опоры, вентиляционные шахты, павильоны и другие сооружения и конструкции сетей;
трубопроводы бесканальной прокладки;
неподвижные опоры.
Трубопроводы в каналах, тоннелях, камерах и нишах не изображают.
На профилях сетей надземной прокладки трубопроводы каждого яруса изображают одной сплошной основной линией.
Отметки сетей проставляют в характерных точках, в местах пересечений с автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями, инженерными коммуникациями и сооружениями, влияющими на прокладку проектируемых сетей. Величины отметок и длины участков сетей указывают в метрах с двумя десятичными знаками, а величины уклонов ‑ в процентах. При надземной прокладке тепловых сетей, под профилями сетей помещают таблицу по форме 3, рис.3.
Форма 3.
| Проектная отметка земли |
| Натуральная отметка земли |
| Отметка верха несущей конструкции |
| Отметка низа трубы |
| Уклон, % Длина, м |
| Номер поперечного разреза |
| Развернутый план |
Рис.3
4. Тепловой расчёт изоляционных конструкций трубопроводов
В задачу теплового расчёта теплоизоляционных конструкций входит:
выбор конструкций и толщины тепловой изоляции;
определение тепловых потерь теплопровода;
расчёт падения температуры теплоносителя по длине теплопровода.
В качестве изоляционного материала применяются – маты минераловатные шивные марки 100.
Тепловой расчёт проводится для подающего трубопровода первого участка.
Определяется термическое сопротивление слоя изоляции по формуле:
Rи = (1/2·π)·λ· ln(dн /dтр), (4.1)
где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м·К;
dн – наружный диаметр трубы с учётом изоляции, м;
dтр – наружный диаметр трубы, м.
λ = 0,045 + 0,021· tм, (4.2)
где tм – температура воды в трубопроводе, оС.
tм = tпр / 2, (4.3)
tм = 150/2 = 75 оС,
λ = 0,045 + 0,021· 75 = 0,06 Вт/м·К.
Толщина изоляции принимается равной 0,08 м.
Rи = (1/2·3,14· 0,06)· ln(0,354 /0,194) = 1,59 м·К/Вт.
Предварительно задаётся температура на поверхности изоляции
tн = 34,5 оС, и определяется коэффициент теплоотдачи:
α = 9,3 + 0,047· (tн – tо) + 7,0· √W, (4.4)
где tо – температура окружающей среды, оС;
W – скорость движения воздуха, для г. Саранска W =3,8 м/с.
α = 9,3 + 0,047· (34,5 +30) + 7,0· √3,8 = 26,0 Вт/м2 ·К.
Определяется термическое сопротивление трубопровода:
Rн = 1/ Π · αн· dн, (4.5)
Rн = 1/ 3,14· 26,0 · 0,194 = 0,063 м·К/Вт.
Уточняется температура на поверхности изоляции:
tн' = ( tпр / Rи – tо / Rн ) / (1/ Rи +1/ Rн ), (4.6)
tн' = ( 150 / 1,59 +30 / 0,063 ) / (1/ 1,59 +1/ 0,063 ) = 34,5 оС.
Определяются линейные потери теплоты:
Qл = l· ( tн – tо ) / ( Rн + Rн), (4.7)
Qл = 90 · ( 150+30) / ( 1,59+0,063) = 9800,4 Вт.
Аналогичный расчёт проводится для обратного трубопровода.
Определяется термическое сопротивление слоя изоляции по формуле:
Rи = (1/2·π)·λ· ln(dн /dтр), (4.8)
где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м·К;
dн – наружный диаметр трубы с учётом изоляции, м;