Гидравлические режимы работы водяных тепловых сетей. Выбор насосов

Гидравлическим режимомопределяется взаимосвязь между расходом теплоносителя и давлением в различных точках системы в данный момент времени. Расчет гидравлического режима даёт возможность определить перераспределение расходов и давлений в сети и установить пределы допустимого изменения нагрузки, обеспечивающие безаварийную эксплуатацию системы. Гидравлические режимы разрабатываются для отопительного и летнего периодов времени. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.Исходными даннымислужат: схема сети, расчетный пьезометрический график и давление на коллекторах ТЭЦ. При движении теплоносителя по трубам полные потери давления ΔР складываются из потерь давления на трение ΔР_ли потерь давления в местных сопротивлениях ΔР_м.

ΔР = ΔР_м+ ΔР_л

Потери давления на трение

ΔР_л= R ∙L, где R - удельные потери давления, Па/м,, где

λ– коэффициент гидравлического трения;

d– внутренний диаметр трубопровода, м;

ρ – плотность теплоносителя, кг/м³;

ω – скорость движения теплоносителя;

L– длина трубопровода.

Потери давления в местных сопротивлениях

где

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

L_Э– эквивалентная длина местных сопротивлений.

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывают схему тепловых сетей. На расчетной схеме проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, потом по ответвлениям), расходы теплоносителя в кг\с или т\ч, длины участков в метрах. Здесьглавной магистральюявляется наиболее нагруженная и протяженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. При неизвестном располагаемом перепаде давления в начале теплотрассы удельные потери давленияR следует принимать:

а) на участках главной магистрали 20-40, но не более 80 Па/м ;

б) на ответвлениях — по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.

Гидравлические расчеты выполняют по таблицам и номограммам. Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления R, определяют диаметры трубопроводов d x S,практические потери давления RПа/м, а также скоростьдвижения теплоносителей ω, м/с. Условный проход труб, независимо расчётного расхода теплоносителей, должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с. Определив диаметры трубопроводов, находят количествокомпенсаторов на участках другие виды местных сопротивлений (по формулам, приведенным выше). Затем определяют полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей длине. Далее выполняем гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10%.

На основе гидравлического режима решается целый ряд вопросов, связанных с эксплуатацией систем теплоснабжения, а именно: возможность присоединения новых абонентов к существующей сети, аварийное резервирование системы, проверяется работа сети при максимальном водозаборе на горячее водоснабжение.

Так, например, при отключении части нагрузки расход вода в тепловой сети уменьшается, что приводит к снижению потерь давления в сети и к росту располагаемых давлений на вводах. Расход воды у оставшихся абонентов возрастает. Отклонение фактического расхода от расчетной величины вызывает гидравлическую разрегулировку абонентских систем. Максимальная разрегулировка абонентской системы произойдет в том случае, когда останется включенным только один абонент. Падение давления в сети при этом будет настолько незначительным, что, пренебрегая им можно принять располагаемый перепад давления на вводе равным расчетному давлению сетевого насоса, из этого следует, что гидравлическая устойчивость системы повышается с уменьшением потерь давления в магистральных сетях и с увеличением гидравлического сопротивления абонентских установок. С этой целью целесообразно уменьшение диаметров вводов, установка на вводах дроссельных шайб. Причём, чем ближе абонент расположен к источнику теплоснабжения, тем меньше изменение перепада давления и, следовательно расходов. Ближайшие к ТЭЦ абоненты обладают, как правило, больше гидравлической устойчивостью.

Повышение давления в обратном трубопроводе может вызвать, недопустимый рост давлений в отопительных системах, присоединенных по зависимым схемам. Падение давления приводит к опорожнению верхних точек местных систем и к нарушению циркуляции в них.

Работа крупных тепловых сетей при сложных рельефах в местности практически невозможно без подстанций. С их помощью облегчается решение таких инженерных задач, как повышение пропускной способностей действующих сетей, увязка гидравлических режимов, увеличение радиуса действия сетей, расширение возможностей центрального регулирования и др.

Напор сетевых насосов Н_снопределяется для отопительного и неотопительного периода, равной сумме потерь в установках на источнике теплоты ΔН_сп ,в подающем ΔН_поди обратном ΔН_обр трубопроводов, а также в местной системе теплопотребления ΔН_аб

Н_сн= ΔН_сп+ ΔН_под+ ΔН_обр+ ΔН_аб

Подачу (производительность) рабочих насосовследует принимать:

а) сетевых насосов для закрытых системтеплоснабжения в отопительный период - по суммарному расчетному распаду воды;

б) сетевых насосов для открытых системтеплоснабжения в отопительный период — по суммарному расчетному распаду воды, определяемых при К_u= 1,4 ∙G_d=G_{0 max}+G_{v max}+K_u∙G_hm;

в) сетевых насосов для закрытых и открытых систем теплоснабжения в неотопительный период - по максимальному распаду воды на ГВС в неотопительный период.

Число сетевых насосовследует принимать не менее двух, один из которых - резервный; при пяти рабочих сетевых насосах, соединенных параллельно в одной группе, допускается резервный насос не устанавливать.

Напор подпиточных насосовН_пндолжен определяться из условий поддержания в водяных сетевых сетях статического напора Н_сти преодоление потерь напора в подпиточной линии ΔН_пл, величины которых при отсутствии более точных данных, принимаются равными 10-20 метров.

Н_пн= Н_ст+ΔН_пл–z, где

z- разность отметок уровня воды в подпиточном баке и оси подпиточных насосов.

Подачу подпиточных насосовG_пн , а в закрытых системах теплоснабжения следует принимать равным расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети G_ут , а в открытых системах - равной сумме максимального расхода воды на ГВС G_{h max}и расчетного расхода воды на компенсацию утечкиG_ут=0,005 ∙(ΣV_тс+ΣV_аб).

Расчетный расход воды на компенсацию утечки G_утпринимается в размере 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения, аварийный расход от компенсации утечки принимается в размере 2% от объема воды системе теплоснабжения. Объем воды в системе теплоснабжения допускается принимать равным 65 м³на 1 МВт расчетного теплового потока при закрытой системе теплоснабжения и 70 м³на 1МВт при открытой системе теплоснабжения.

Открытая: G_пн=G_ут+G_{h max}= 0,0075 ∙V_сист+G_{h max}= 0.0075 ∙ 70 ∙Q+G_{h max};

Закрытая:G_ут=G_пн=>G_пн= 0,0075 ∙V_сист= 0.0075 ∙ 65 ∙Q.

№40