Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
У. П.- Булгакова.doc
Скачиваний:
42
Добавлен:
01.04.2015
Размер:
11.48 Mб
Скачать

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра «тепловодогазоснабжение сельского хозяйства»

Утверждаю.

Проректор по УР

Сазонов К.А.

Булгакова р.И. «проектирование водяных систем теплоснабжения сельских населенных пунктов»

учебное пособие

к курсовому и дипломному проектированию по курсу

«ТЭУ и сети», часть 2

Челябинск

2013

Целью проектирования является закрепление знаний, полученных студентами при изучении курса «Теплоэнергетические установки и сети», а также привитие навыков самостоятельного расчета систем теплоснабжения сельских населенных пунктов в соответствии с нормативными документами.

Курсовой проект и разделы дипломного проекта состоят из расчетной пояснительной записки и графической части.

Расчетная пояснительная записка

Аннотация.

Введение.

Содержание.

  1. исходные данные.

  2. Проектирование тепловых сетей.

  3. Устройство тепловых сетей.

  4. выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков.

  5. Гидравлический расчет тепловой сети.

  6. пьезометрический график.

  7. подбор сетевых и подпиточных насосов.

  8. тепловой расчет тепловой сети.

  9. защита трубопроводов от коррозии.

  1. выбор способа присоединения здания к тепловым сетям и расчет оборудования ИТП.

Заключение.

Литература.

Приложения.

Графическая часть [10]

    1. общие указания (приложение, с. 5).

    2. расчетные тепловые нагрузки [рисунок 4.23] или приложение, табл. 4.

    3. монтажный план сетей [рисунок 4.24] или приложение, рисунок 1.

    4. Схема сетей [рисунок 4.25] или приложение, рисунок 2.

    5. поперечный разрез сетей [рисунок 4.26] или приложение, рисунок 3.

    6. схемы узлов [рисунок 4.30] или приложение, рисунок 7.

    7. схема индивидуального теплового пункта

Аннотация

В данном курсовом проекте представлена расчетно-пояснительная записка и графической часть.

В пояснительной записке приведено:

  1. выбор и обоснование места расположения котельной установки;

  2. выбор и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети;

  3. выбор и обоснование принципиальной схемы системы теплоснабжения;

  4. выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков и построение графика качественного централизованного регулирования тепловой нагрузки;

  5. гидравлический расчет тепловой сети и определение количества опор и компенсаторов;

  6. построение пьезометрического графика;

  7. тепловой расчет тепловой сети;

  8. определение способов присоединения потребителей к тепловой сети и расчет, и выбор оборудования теплового пункта.

в графической части даны: общие указания к проекту; расчетные тепловые нагрузки; монтажный план сетей; поперечный разрез тепловых сетей; схемы узлов; пьезометрический график; схема теплового пункта (индивидуального или центрального).

Расчетная и графическая части оформлены в соответствии с 20 и 21.

Введение

Энергетика является ведущей отраслью современного развития народного хозяйства страны. Одним из направлений развития энергетики России – централизация теплоснабжения.

При централизованном теплоснабжении происходит наиболее экономное сжигание топлива в котельных, а следовательно меньше загрязняется окружающая среда; уменьшается число обслуживающего персонала и транспортных средств для перевозки топлива; повышаются санитарно-гигиенические условия в помещениях. так как основная территория страны расположена в суровой климатической зоне.

В настоящее время при строительстве новых и реконструкции старых сельских населенных пунктов уровень инженерного оборудования приближается к уровню инженерного оборудования в городах, при этом предусматривается централизованное теплоснабжение от одной котельной как жилой и общественной зон, так и производственной зоны.

Для повышения качества теплоснабжения необходимо повысить уровень и качество проектирования и строительства тепловых сетей.

При проектировании тепловых сетей необходимо учитывать особенности теплоснабжения в сельских населенных пунктах: расположение котельной; характер и плотность застройки; природно-климатические условия; расположение жилой зоны и производственной и другие факторы.

  1. Исходные данные

Проектирование систем теплоснабжения сельскохозяйственного населенного пункта выполняется на основании выполненных расчетов при проектировании отопительно-производственных котельных сельскохозяйствен-ного назначения.

1.1. Географическое местоположение населенного пункта с указанием климатических данных:

  • расчетных температур наружного воздуха в холодный и теплый период, С, для отопления и вентиляции [4, таблица 1];

  • расчетных температур внутреннего воздуха в холодный и теплый период в помещениях зданий;

  • средняя температура наружного воздуха за отопительный период [3, таблица 1];

  • продолжительность отопительного периода [4, таблица 1];

  • продолжительность стояния температур наружного воздуха в отопительный период с интервалом в 5 С, в течении отопительного сезона [12, таблица 1.3];

  • среднегодовая температура грунта на глубине при подземной прокладке трубопроводов;

  • направление ветра в холодный и теплый период [3, таблица 1].

1.2. средние расчетные температуры внутреннего воздуха.

1.3. Исходная схема сельскохозяйственного населенного пункта.

1.4. Тепловые нагрузки для каждого здания: на отопление, вентиляцию; горячее водоснабжение.

1.5. источник теплоснабжения: тип котельной установки; ее технические характеристики; вид теплоносителя и его параметры.

  1. Проектирование тепловых сетей

2.1 выбор и обоснование места расположения котельной установки

Место расположения котельной выбирается из следующих соображений:

  1. преимущественного направление ветра [4];

  2. характера и плотности застройки;

  3. расположения жилой зоны и производственной;

  4. тепловых нагрузок на отдельные здания.

    1. Выбор и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети

В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, как правило, подземная прокладка (бесканальная, в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совместно с другими инженерными сетями).

При обосновании допускается надземная прокладка тепловых сетей, кроме территорий детских и лечебных учреждений.

Прокладку тепловых сетей по территории, не подлежащей застройке вне населенных пунктов, следует предусматривать надземную на низких опорах.

Прокладка тепловых сетей по насыпям автомобильных дорог общего пользования не допускается.

При выборе трассы допускается пересечение жилых и общественных зданий транзитными водяными тепловыми сетями с диаметрами теплопроводов до 300 мм включительно при условии прокладки сетей в технических подпольях и тоннелях (высотой не менее 1,8 м) с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из здания.

В виде исключения допускается пересечение транзитными водяными тепловыми сетями диаметром 400…600 мм, давлением ру  1,6 МПа жилых и общественных зданий при соблюдении следующих требований:

  • прокладка должна предусматриваться в проходных монолитных железобетонных каналах с усиленной гидроизоляцией. Концы канала должны выходить за пределы здания не менее чем на 5 м;

  • водовыпуски диаметром 300 мм должны осуществляться из нижних точек канала за пределами здания в ливневую канализацию;

  • при монтаже обязательна 100 %-ная проверка сварных швов стальных труб теплопроводов;

  • запорная и регулировочная арматура должна устанавливаться за пределами здания;

  • теплопроводы в пределах здания не должны иметь ответвлений.

Пересечение транзитными тепловыми сетями зданий и сооружений детских дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений не допускается. Прокладка тепловых сетей по территории перечисленных учреждений допускается только подземная в монолитных железобетонных каналах с гидроизоляцией. При этом устройство вентиляционных шахт, люков и выходов наружу из каналов в пределах территории учреждений не допускается, запорная арматура должна устанавливаться за пределами территории.

не допускается прокладка тепловых сетей при рабочем давлении пара выше 2,2 МПа и температуре выше 350 °С в тоннелях совместно с другими инженерными сетями.

Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002. При катковых и шариковых опорах уклон не должен превышать

, (2.1)

где r – радиус катка или шарика, см.

Уклон тепловых сетей к отдельным зданиям при подземной прокладке должен приниматься, как правило, от здания к ближайшей камере.

На отдельных участках (при пересечении коммуникаций, прокладке по мостам и т.п.) допускается принимать прокладку тепловых сетей без уклона.

Тепловые сети по назначению и диаметру труб подразделяются на магистральные, распределительные, квартальные (разводящие) и ответвления от магистральных, распределительных и квартальных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям. Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.

Магистральные сети обычно прокладываются на главных направлениях от источника теплоснабжения к отдельным группам зданий из труб большого диаметра (400…1200 мм). распределительные сети обычно имеют диаметр от 100 до 300 мм. Диаметры труб ответвлений, ведущим к потребителям – 50…150 мм и выше.

Конфигурация магистральных тепловых сетей может быть кольцевой или тупиковой радиальной (лучевой), и определяется местом положения источника теплоснабжения и потребителей, характером теплопотребления и видом теплоносителя.

от одного источника теплоснабжения проектируют, как правило, простую радиальную тепловую сеть с постепенным уменьшением диаметра по мере удаления от котельной и снижения тепловой нагрузки. Она наиболее дешевая по начальным затратам, требует наименьшего расхода материла на сооружение и проста в эксплуатации.

Недостаток таких сетей – отсутствие резервирования (рисунок 1а). Для резервирования необходимо сооружение перемычек повышенного диаметра, соединяющих середины или конечные точки радиальных магистралей, в результате образуется кольцевая сеть, которая значительно дороже (рисунок 1б). Число и места размещения резервных трубопроводных соединений между смежными теплопроводами следует определять по критерию вероятности безотказной работы.

при 2-х или нескольких источниках теплоснабжения целесообразно сооружение блокировочных связей между отдельными источниками или кольцевых линий, соединяющих основные магистрали всех источников теплоснабжения.

При отключении любого участка в схеме сетей должно предусматриваться резервирование подачи тепла по перемычкам от других участков. При этом допускается снижение подачи теплоты до 70 % суммарного расчетного теплового потока.

а – сеть без перемычек; б – сеть с перемычками

1 – котельная; 2 – магистраль; 3 – распределительная сеть; 4 – ответвления;

5 – потребители; 6 – перемычки

Рисунок 2.1 – радиальная тупиковая конфигурация тепловой сети

выбор надземного или подземного способа прокладки сетей зависит от назначения района (жилой массив, территория предприятия или территория свободная от застройки), профиля местности, уровня грунтовых вод, удобства эксплуатации и др. наиболее оптимальным является профиль трассы, максимально приближающийся к прямой линии. Пролегать трасса должна в одной стороне проезда или застройки. Ломаный профиль трассы усложняет эксплуатацию из-за необходимости сооружения камер для размещения спускных устройств и воздушников.

    1. Выбор и обоснование принципиальной схемы системы теплоснабжения [3, 13]

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые и открытые. В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется как теплоноситель и из сети не отбирается. В открытых системах циркулирующая вода в тепловой сети частично или полностью разбирается у потребителей горячего водоснабжения.

В зависимости от количества линий, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей системы, делятся на однотрубные системы, двухтрубные, трехтрубные и многотрубные. минимальное число линий: одна для открытой системы и две – закрытой системы.

Наиболее простой системой является однотрубная система. Она применима в том случае, если теплоноситель полностью используется у потребителей (абонентов), например, горячая вода сначала используется для отопления, а затем охлажденная вода подается на горячее водоснабжение. Однако область применения такой системы ограничена, так как в большинстве случаев потребность в горячей воде, чем на отопление жилых и общественных зданий.

Поэтому в основном применяются двухтрубные системы теплоснабжения. Они применимы в тех случаях, когда всем потребителям требуется тепло одного потенциала. Такие условия обычно имеют место в городах, где тепловая нагрузка (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворено теплом низкого потенциала.

В промышленных районах с повышенной технологической нагрузкой могут применяться трехтрубные системы, в которых две линии используются как подающие, а одна – обратная. К одной линии присоединяются отопительные и вентиляционные установки, к другой – установки горячего водоснабжения и технологические. Схемы присоединения абонентских установок две: зависимая и независимая. Абонентские установки: системы отопления; системы приточной вентиляции (калориферы); системы горячего водоснабжения. При зависимой схеме вода из тепловых сетей непосредственно поступает в отопительные приборы абонентской установки и параметры (давление и температура) в них зависит от параметров в тепловой сети. при независимой схеме абонентские установки систем отопления присоединяются через теплообменник и параметры в ней не зависят от параметров в тепловой сети.

При присоединении по зависимой схеме системы отопления жилых и общественных зданий присоединяются к тепловым сетям со смесительным устройством (элеватором или смесительным насосом), так как по санитарным нормам вода, поступающая в отопительные приборы не должна превышать 95 ºС.

установки ГВС присоединяются к тепловым сетям только по зависимой схеме. Калориферы приточных систем вентиляции – по зависимой схеме.

  1. устройство тепловых сетей [3, 13]

3.1 Тубы и их соединение

трубы наиболее ответственный элемент тепловых сетей, потому к ним предъявляются следующие эксплуатационные требования:

  1. для безаварийного транспортирования теплоносителя под большим давлением с высокой температурой необходимы: высокая прочность труб и их герметичность, сохранность свойств материала труб при длительном воздействии на них высоких температур и давлений;

  2. для обеспечения переменных температурных режимов необходим материал с малым коэффициентом линейного расширения;

  3. необходим материал труб стойкий к коррозии;

  4. для сохранения тепла и температуры теплоносителя необходимо высокое термическое сопротивление стенок труб;

  5. небольшая стоимость, простота монтажа, надежность соединений и хранения туб и др.

Для каждой ступени тепловых сетей (магистральных, распределительных, квартальных, дворовых, ответвлений) рекомендуются свои трубы и изделия из них, отвечающие по качеству, параметрам теплоносителя в них, назначению, прочностным и санитарным требованиям.

не один материал, из которых выполняются современные трубы тепловых сетей, в полной мере не удовлетворяют всей совокупности предъявляемых к ним требований.

Для каждой ступени построения тепловых сетей (магистральных, распределительных, квартальных, дворовых) рекомендуются свои трубы и изделия из них, отвечающих необходимым требованиям.

для трубопроводов тепловых сетей следует предусматривать стальные электросварные трубы или стальные бесшовные горячекатаные трубы для теплопроводов диаметром до 420 мм по Гост 8732-78. [3, п.10.2]. эти трубы хорошо соответствуют требованиям: 1, 2, 5.

поэтому в проекте обычно предусматривают стальные бесшовные трубы. соединяют трубы между собой электрической или газовой сваркой. Сварные швы подвергаются внешнему осмотру и физическому контролю.

Расстояние между соседними сварными швами на прямых участках трубопроводов с теплоносителем давлением до 1,6 МПа и температурой до 250 °С должно быть не менее 50 мм, для теплоносителей с более высокими параметрами – не менее 100 мм 3, п. 10.32.

отводы труб тепловых сетей применяются как гнутые, так и сварные секторные отводы (для трубопроводов водяных тепловых сетей с рабочим давлением теплоносителя до 2,5 МПа и температурой до 200 °С и температурой до 350 °С) 3, п. 10.31.

Радиусы круто загнутых отводов: при dу трубопроводов от 40 до 80 мм – 2 dу; при dу трубопроводов от 100 до 4000 мм – 1,5 dу.

Радиусы сварных отводов от dу = 150 и выше – от 1,0 dу до 1,5 dу.

Расстояние от поперечного сварного шва до начала изгиба должно быть не менее 100 мм.

Крутоизогнутые отводы допускается сваривать между собой без прямого участка. Крутоизогнутые и сварные отводы вваривать непосредственно в трубу без штуцера (трубы, патрубка) не допускается 3, п. 10.33.

    1. арматура [4]

арматура тепловых сетей подразделяется на запорную арматуру, регулировочную, предохранительную, дросселирующую и контрольно-измерительную.

на трубопроводах тепловых сетей допускается применение арматуры из латуни и бронзы при температуре теплоносителя не выше 250 °С [3].

На выводах тепловых сетей от источников теплоты и на вводах в центральные тепловые пункты (ЦТП) должна предусматриваться стальная запорная арматура.

На вводе в индивидуальный тепловой пункт (ИТП) с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0,2 МВт и более следует предусматривать стальную запорную арматуру. При нагрузке ИТП менее 0,2 МВт или расчетной температуре теплоносителя 115 °С и ниже допускается предусматривать на вводе арматуру из ковкого или высокопрочного чугуна.

В пределах тепловых пунктов допускается предусматривать арматуру из ковкого, высокопрочного и серого чугуна в соответствии с ПБ 10-573.

Для тепловых сетей, как правило, должна приниматься арматура с концами под приварку или фланцевая.

В качестве запорных органов применяют задвижки (клиновые и параллельные), шаровые краны и вентили. Запорную арматуру в тепловых сетях следует предусматривать:

  • на всех трубопроводах выводов и вводов тепловых сетей от источников теплоты независимо от параметров теплоносителя и диаметров трубопроводов;

  • на всех трубопроводах выводов и вводов тепловых сетей в здания при этом не допускается дублирование арматуры внутри и вне здания;

  • секционирующие задвижки на трубопроводах dу  100 мм на расстоянии не более 1000 м друг от друга. перемычки располагают между подающим и обратным трубопроводами диаметром, равной 0,3 диаметра трубопровода, но не менее 50 мм; на перемычке надлежит предусматривать две задвижки и контрольный вентиль между ними dу = 25 мм.

Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками для трубопроводов dу = 400…500 мм – до 1500 м, для трубопроводов dy  600 мм – до 3000 м, при обеспечении спуска воды и заполнения секционированного участка одного трубопровода за время, не превышающее указанное в п.10.19 [4];

В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей, а также секционируемых участков необходимо предусматривать штуцеры с запорной

арматурой для спуска воды (спускные устройства).

Спускные устройства водяных тепловых сетей следует предусматривать, исходя из обеспечения продолжительности спуска воды и заполнения секционированного участка (одного трубопровода) 3, п. 10.19:

  • для трубопроводов dу  300 мм – не более 2 часов;

  • dу = 350…500 – 4 часа;

  • dу  600 – 5 часов.

Если спуск воды из трубопроводов в нижних точках не обеспечивается в указанные сроки, должны дополнительно предусматриваться промежуточные спускные устройства.

В высших точках сетей на каждом секционном участке устанавливаются штуцеры с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники).

3.3 Опоры

подвижные опоры воспринимают массу теплопровода с изоляцией и обеспечивают ему свободное перемещение на строительных конструкциях при изменении температуры теплоносителя.

По принципу свободного перемещения подвижные опоры могут быть:

  • скользящие — независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб;

  • катковые — для труб диаметром 200 мм и более при осевом перемещении труб при прокладке в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах;

  • шариковые — для труб диаметром 200 мм и более при горизонтальных перемещениях труб под углом к оси трассы при прокладке в тоннелях, на кронштейнах, на отдельно стоящих опорах и эстакадах;

  • пружинные опоры или подвески — для труб диаметром 150 мм и более в местах вертикальных перемещений труб.

Длина жестких подвесок для водяных тепловых сетей должна приниматься не меньше десятикратного перемещения трубы с подвеской, наиболее удаленной от неподвижной опоры 3, п. 10.35.

Типовые конструкции опор: низкие – высотой 90 мм применяют при прокладке трубопроводов с толщиной тепловой изоляции до 80 мм и высокие – высотой 140 мм применяют при прокладке трубопроводов с толщиной тепловой изоляции более 80 мм.

наиболее просты в конструктивном исполнении и надежны в эксплуатации скользящие высокие опоры.

При монтаже теплопровода под опоры укладывают железобетонные плиты с вделанными в них стальными пластинами, по которым осуществляется скольжение.

Неподвижные опоры служат для распределения удлинений трубопроводов, разделения теплопроводов на участки, независимые друг от друга в восприятии температурных деформаций и внутреннего давления путем закрепления трубопровода в одной точке относительно каналов или несущих конструкций.

Размещают неподвижные опоры между компенсаторами и участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных удлинений таким образом, чтобы между двумя компенсаторами была одна неподвижная опора, а между двумя неподвижными опорами – один компенсатор. При П-образных компенсаторах опору необходимо размещать на середине участка между компенсаторами.

Наибольшее распространение получили щитовые опоры в виде железобетонных щитов заводского изготовления с заделанными в них изолированными элементами.

3.4 Компенсаторы

Для защиты трубопровода от нагрузок, возникающих при изменении

температуры, его проектируют и конструктивно выполняют так, чтобы он имел возможность свободно удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении без перенапряжения материала и соединений труб. Способность трубопровода к подобной деформации в пределах допускаемых напряжений в материале труб называется компенсацией тепловых удлинений. Возможность компенсации за счет эластичности конструкции участка линии и упругих свойств металла называется самокомпенсацией. Самокомпенсация осуществляется за счет наличия в системе трубопровода поворотов или изгибов. Когда при проектировании и монтаже нельзя использовать самокомпенсацию или ее недостаточно для защиты трубопровода, устанавливают специальные устройства – компенсаторы.

Компенсаторы – устройства, гибкие и растяжимые в пределах своих упругих деформаций, используемые в трубопроводах любых технологических систем. Главной функцией компенсаторов является создание герметичного соединения перемещающихся элементов трубопроводов тепловых сетей, электрических станций, устройств и механизмов.

по принципу работы компенсаторы могут быть:

  1. осевые, работающие вдоль оси трубы (волнистые, линзовые, сальниковые, сильфонные.);

  2. радиальные (все виды П-образных, лирообразных, омегообразных компенсаторов и естественная компенсация за счет конфигурации сети).

П-образные компенсаторы являются наиболее простым способом применения самокомпенсации и применяются в трубопроводах для широкого диапазона давлений и температур. Изготавливаются они полностью гнутыми из одной трубы или сварными с применением гнутых, крутоизогнутых или сварных отводов. Для трубопроводов, требующих разборки для очистки, П-образные компенсаторы изготовляют с присоединительными концами на фланцах. Их главными недостатками являются – большой расход труб, значительные габаритные размеры и необходимость сооружения специальных опорных конструкций. П-образные компенсаторы особенно неэкономичны для трубопроводов больших диаметров в связи с существенным удорожанием стоимости строительства и увеличением расхода труб.

Линзовые компенсаторы состоят из ряда последовательно включённых в трубопровод линз. Линза сварной конструкции состоит из двух тонкостенных стальных штампованных полу линз, и благодаря своей форме легко сжимается. Компенсирующая способность каждой линзы сравнительно небольшая. Число линз компенсатора выбирают в зависимости от необходимой компенсирующей способности. Для уменьшения сопротивления движению продукта внутри компенсатора устанавливают стаканы. Для спуска конденсата используют вваренные в нижних точках каждой линзы дренажные штуцера.

Сальниковые компенсаторы представляют собой два коаксиально расположенных патрубка. В зазоре между патрубками установлено сальниковое уплотнение с грундбуксой. Сальниковые компенсаторы имеют высокую компенсирующую способность, небольшие габариты, но из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений в технологических трубопроводах применяются редко, а для трубопроводов горючих, токсичных и сжиженных газов их применять нельзя. Основные недостатки сальниковых компенсаторов следующие: необходимость систематического наблюдения и ухода за ними в процессе эксплуатации, сравнительно быстрый износ сальниковой набивки и, как следствие, отсутствие надёжной герметичности.

Сильфонные компенсаторы имеют малые габариты, могут устанавливаться в любом месте трубопровода при любом способе его прокладки, не требуют строительства специальных камер и обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Срок их службы, как правило, соответствует сроку службы трубопроводов. Применение сильфонных компенсаторов обеспечивает надежную и эффективную защиту трубопроводов от статических и динамических нагрузок, возникающих при деформациях, вибрации и гидроударе. Благодаря использованию при изготовлении сильфонов высококачественных нержавеющих сталей, сильфонные компенсаторы способны работать в самых жестких условиях с температурами рабочих сред от «абсолютного нуля» до 1000 °С и воспринимать рабочие давления от вакуума до 100 атм., в зависимости от конструкции и условий работы.

Сильфонные компенсаторы подразделяются:

  • на угловые компенсаторы (ангулярные);

  • на стартовые компенсаторы;

  • на сдвиговые компенсаторы (латеральные);

  • на разгруженные компенсаторы;

  • на осевые компенсаторы (аксиальные).

Основным принципом работы углового компенсатора является смещение осей патрубков под углом в этой же плоскости с изгибом оси сильфона по дуге.

Стартовые компенсаторы применяются при стартовом разогреве трубопровода.

Сдвиговые компенсаторы служат для смещения патрубков в разных плоскостях, если их оси параллельны.

Разгруженные компенсаторы используются для компенсации температурных перемещений трубопроводов с изгибом 90 градусов.

Осевые компенсаторы используется для компенсации линейных расширений из-за изменения температуры вследствие перемещения сильфона (сжатия-растяжения) в осевом направлении. Конструкция может включать в себя внешний защитный кожух, внутренний направляющий экран, различные виды присоединительной арматуры, ограничители осевого хода, устройства для предварительного натяжения.

детальное устройство осевого компенсатора показано на рисунке 3.1.

Отдельно следует рассмотреть тип компенсаторов – вибровставки (резиновые компенсаторы), которые представляют собой гибкие соединители, изготавливаемые из натуральных или синтетических эластомеров, и используются для компенсации температурных перемещений трубопроводов, несоосности частей трубопровода, а также для сокращения вибраций и шумов, производимых работой трубопроводов и других механизмов. Конструктивно такой компенсатор состоит из внутреннего и внешнего слоев и каркаса, рисунок 3.2.

1 – соединительный патрубок

2 – гофрированная мембрана (сильфон) 3 – Внутренний рукав

Рисунок 3.1

1 – корпус

2 – зажим

3 – соединение (гайка)

4 – резьбовой патрубок

Рисунок 3.2

Рисунок 3.3

Внутренний слой представляет собой бесшовную трубку, выходящую на бортики компенсатора и непосредственно контактирующую со средой. Фактически он защищает каркас от разрушающего действия транспортируемой среды. Внешний слой, соответственно, выполняет функцию защиты корпуса от воздействия внешней среды. Нейлоновый корд – это гибкий поддерживающий элемент, выполненный из нескольких слоев синтетической ткани.

варианты поведения компенсатора показаны на рисунке 3.3.

3.5 камеры (колодцы) и ниши

По трассе подземных теплопроводов сооружают компенсаторные ниши и камеры тепловых сетей. Ниши предназначены для размещения П-образных компенсаторов. Они изготовляются из тех же материалов, что и примыкающие к ним каналы. Габаритные размеры подбираются по размерам компенсаторов с учетом их температурной деформации.

Камеры (колодцы) устраивается для размещения в них запорной арматуры, ответвлений трубопроводов, неподвижных опор, спускных и воздушных кранов, сальниковых компенсаторов. Размеры камер (колодцев) принимаются в соответствии с нормами проектирования [3, 11].

3.6 тепловая изоляция

Проектирование тепловых сетей всех способов прокладки осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», СНиП 41-03-2003 «тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Требования к конструкциям тепловой изоляции и нормы плотности теплового потока от теплоизолированных трубопроводов в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) регламентируются СП 41-103-2000 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Тепловая изоляция предусматривается для линейных участков трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор труб для надземной, подземной канальной и бесканальной прокладки.

При выборе материалов теплоизоляционных конструкций трубопроводов, прокладываемых в жилых, общественных и производственных зданиях и проходных тоннелях, следует учитывать требования норм проектирования на эти объекты в части пожарной опасности.

Для изоляции арматуры, сальниковых компенсаторов и фланцевых соединений следует применять преимущественно съемные теплоизоляционные конструкции. В качестве теплоизоляционного слоя в этих конструкциях наибольшее применение в практике находят теплоизоляционные изделия на основе минерального и стеклянного волокна, выпускаемые различными предприятиями по ГОСТ 21880-94, ГОСТ 9573-96, ГОСТ 10499-95 и Техническим условиям (ТУ) производителей.

Эффективными теплоизоляционными изделиями для прокладываемых в каналах трубопроводов тепловых сетей являются цилиндры из минеральной ваты и стекловолокна. Российскими производителями этой продукции являются ЗАО «Минеральная вата» и Назаровский ЗТИ. Импортная продукция представлена цилиндрами фирм Rockwool, «Флайдерер-Чудово», «Парок», «Изовер». Преимуществом этих изделий является их формостабильность и технологичность при монтаже. Применение формостабильных теплоизоляционных изделий обеспечивает снижение трудозатрат при монтаже теплоизоляции тепловых сетей в каналах.

В конструкциях теплоизоляции подземных трубопроводов канальной прокладки с учетом возможного попадания в конструкцию капельной влаги рекомендуется применять только гидрофобизированные теплоизоляционные материалы. Для ограничения увлажнения волокнистой теплоизоляции при надземной и подземной канальной прокладке по теплоизоляционному слою устанавливается защитное покрытие из гидроизоляционных материалов. В отечественной практике в конструкциях с минераловатными и стекловатными утеплителями при прокладке в каналах используются стеклопластики по ТУ 6-48-87-92, ТУ 36.16.22-68-95, ТУ 6-48-00204961-14-90, изол, гидроизол, полимерные пленки и штукатурные покрытия. При надземной прокладке трубопроводов применяются защитное покрытие преимущественно из металла (оцинкованная сталь и алюминиевые сплавы).

Перспективным теплоизоляционным материалом для трубопроводов тепловых сетей с температурным графиком 95…70°C в проходных и непроходных каналах и систем горячего водоснабжения, прокладываемых в технических подпольях и подвалах зданий, является вспененный каучук, производимый фирмой L'Isolante K-Flex под фирменной маркой К-Flex. Изделия К-Flex марки ЕС и ST имеют предельную температуру применения 116°C, а при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244 относятся к группе Г1. Следует отметить, что эти изделия имеют разрешение № РРС 04-5986 Госгортехнадзора России на их использование на объектах, подконтрольных этому ведомству.

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяются преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации.

В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки по СНиП 2.04.07-86* и СНиП 2.04.14-88 рекомендуется применять армопенобетон (АПБ), пенополимерминерал (полимербетон) и пенополиуретан (ППУ).

Применявшиеся ранее конструкции на основе битумоперлита, битумовермикулита, битумокерамзита, фенольных пенопластов (ФРП-1, ФЛ) по физико-техническим и эксплуатационным характеристикам уже не отвечают современным требованиям, в частности, нормам плотности теплового потока по изменению № 1 к СНиП 2.04.14-88. Эти материалы могут использоваться при соответствующем технико-экономическом обосновании в условиях, когда отсутствуют указанные выше, эффективные теплоизоляционные материалы.

Трубы с армопенобетонной изоляцией диаметром от 57 до 1 420 мм выпускаются ЗАО «Изоляционный завод» (Санкт-Петербург) по ТУ 4859-002-03984155-99. Современный армопенобетон характеризуется низкой плотностью (200…250 кг/м3) и теплопроводностью (0,05 Вт/(м·К)) при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам АПБ относятся его негорючесть, высокая температура применения (до 300°C), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидрозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. По данным ЗАО «Изоляционный завод» (Санкт-Петербург), более 1 000 км труб с изоляцией из армопенобетона, изготовленных на этом предприятии, находятся в эксплуатации уже более 25 лет. Предизолированные трубы с изоляцией из армопенобетона могут применяться во всем диапазоне температур теплоносителя, как в водяных, так и в паровых тепловых сетях всех видов прокладки, включая подземную бесканальную, подземную в проходных и непроходных каналах и надземную прокладку.

Предварительно изолированные в заводских условиях трубы с тепловой изоляцией на основе ППУ и защитным покрытием из полиэтилена высокой плотности по ГОСТ 30732-2001 применяются для тепловых сетей подземной бесканальной прокладки с температурой теплоносителя до 130°C. Теплопроводы оборудованы системой оперативного дистанционного контроля технического состояния теплоизоляции, позволяющей своевременно обнаруживать и устранять возникающие дефекты.

К преимуществам теплопроводов с пенополиуретановой изоляцией (ППУ) относят: низкий коэффициент теплопроводности ППУ (0,032…0,035 Вт/(м·К)), технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации.

Ограничения в применении ППУ-изоляции в тепловых сетях определяются допустимой температурой применения (130°C), горючестью, высокой дымообразующей способностью и токсичностью выделяемых при горении компонентов.

Предельная максимальная температура применения 130°C не позволяет использовать ППУ для изоляции трубопроводов водяных тепловых сетей, работающих по температурным графикам 150–70 и 180–70°C и паропроводов. Следует отметить, что ГОСТ 30732-2001 допускает применение ППУ при кратковременном повышении температуры до 150°C.

Пенополиуретан при испытаниях по ГОСТ 30244, в зависимости от рецептуры, относится к группам Г3 и Г4, что ограничивает возможность его применения для тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, надземной прокладки и подземной в проходных и непроходных каналах и тоннелях.

Пенополимерминерал (полимербетон) разработан Институтом ВНИПИЭнергопром и более 20 лет применяется в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов диаметром до 500 мм, изготавливаемых по ТУ 5768-006-00113537-2001. Характеризуется интегральной структурой, совмещающей функции теплоизоляционного слоя и гидроизоляционного покрытия. Имеет температуру применения до 150°C, при испытаниях на горючесть по ГОСТ 30244 относится к группе Г1.

В соответствии с требованиями СНиП и СП теплоизоляционные материалы, применяемые для тепловой изоляции трубопроводов бесканальной прокладки, должны иметь прочность на сжатие не менее 0,4 МПа.

При бесканальной прокладке трубопроводов расчетный коэффициент теплопроводности основного теплоизоляционного слоя в конструкции λк определяется с учетом возможного увлажнения при эксплуатации. Коэффициент, учитывающий увеличение теплопроводности теплоизоляционного материала при увлажнении, и в зависимости от вида теплоизоляционного материала и влажности грунта по ГОСТ 25100 имеет значения в пределах 1,0…1,15. Следует отметить, что значения этих коэффициентов подлежат уточнению с учетом эффективности применяемых в современной практике гидроизоляционных покрытий. Так, для труб с ППУ-изоляцией в оболочке из полиэтилена высокой плотности и системой контроля влажности этот коэффициент может быть принят равным 1 независимо от влажности грунта. Для труб с армопенобетонной изоляцией и паропроницаемым гидроизоляционным покрытием и труб с пенополимерминеральной изоляцией с интегральной структурой, допускающих возможность высыхания теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации, коэффициент увлажнения, вероятно, может быть снижен до значений 1,05 в маловлажных и влажных грунтах и 1,1 в насыщенных водой грунтах по ГОСТ 25100.

При бесканальной прокладке трубопроводов тепловых сетей не рекомендуется применение теплоизоляционных конструкций на основе штучных теплоизоляционных изделий с устройством гидроизоляционного покрытия на месте монтажа для линейных участков трубопроводов.

Практические расчеты тепловой изоляции трубопроводов в канале и при бесканальной прокладке выполняются с удовлетворительной для практики точностью по инженерным методикам, учитывающим термическое сопротивление теплоизоляционного слоя и термическое сопротивление стенок канала и грунта, сопротивление теплоотдаче на границе теплоизоляции и стенок канала с воздухом в канале. Термическое сопротивление грунта рассчитывается по формуле Форхгеймера, учитывающей теплопроводность грунта в условиях эксплуатации, диаметр теплопровода и глубину его заложения. При двухтрубной прокладке учитывается взаимное тепловое влияние подающего и обратного теплопровода. В практике проектирования тепловых сетей при двухтрубной прокладке трубопроводов одного диаметра толщина теплоизоляционного слоя обратного трубопровода с учетом монтажных требований принимается равной толщине теплоизоляции подающего трубопровода.

Экономически оптимальная толщина теплоизоляционного слоя для заданного типа прокладки определяется по минимуму суммы капитальных затрат на устройство изоляции и эксплуатационных расходов с учетом стоимости используемых материалов и тепловой энергии в конкретном регионе. Стоимостные показатели рекомендуемых к применению теплоизоляционных материалов являются одним из определяющих факторов при оценке их сравнительной технико-экономической эффективности.

Для проведения расчетов экономически оптимальных толщин теплоизоляционного слоя и норм плотности теплового потока Институтом «Теплопроект» разработана компьютерная программа на базе программного пакета Excel c использованием элементов языка программирования Visual Basic.

Введение в действие новых нормативных документов поможет проектным и монтажным организациям, а также потребителям квалифицированно использовать теплоизоляционные материалы в теплоизоляционных конструкциях, повысит энергоэффективность, надежность и долговечность конструкций тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, что в конечном итоге обеспечит значительную экономию энергетических ресурсов и средств потребителей тепловой энергии.

Совершенствование нормативной базы и методов расчета тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, расширение номенклатуры и повышение эксплуатационных характеристик применяемых теплоизоляционных материалов является реальным вкладом в реализацию программы энергосбережения в промышленности и жилищно-коммунальном секторе.

Тепловую изоляцию (ТИ) для трубопроводов СЦТ, включая арматуру, фланцевые соединения, компенсаторы необходимо предусматривать, не зависимо от температуры теплоносителя.

Элементы ТИ: теплоизоляционный слой; армирующие и крепежные детали; пароизоляционный слой; покровный слой.

СНиП 41-03-2003 «тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» рекомендует в качестве теплоизоляционного слоя более 30 основных видов материалов, изделий, заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих:

  1. тепловой поток через изолирующие поверхности согласно заданному технологическому режиму или нормируемый тепловой поток;

  2. исключения выделения в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных и взрывоопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих ПДК;

  3. исключения выделения в процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов, грибков.

Основные усредненные данные теплоизоляционных материалов и изделий приведены в таблице 3.3.

В качестве материалов для покровного слоя при новом строительстве применяют следующие материалы:

  1. металл: листы и ленты из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболочки гофрированные, металлопласты и др.;

  2. материал на основе синтетических полимеров: конструкционный стеклотекстолит, рулонный стеклопластик, армопластмасса и др.;

  3. материал на основе природных полимеров: рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кровельный и др.;

  4. минеральные материалы: стеклоцемент, листы асбоцементные плоские и волнистые, штукатурка асбоцементная и др.;

  5. материалы дублированные фольгой: фольга алюминиевая , фольгоизол и др.

в качестве противокоррозионных гидроизоляционных покрытий используются:

  1. покрытия барьерного и протекторного типа: полимерные, металлизационные, силикатные и органосиликатные;

  2. защитные покрытия на вяжущем материале.

Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять теплоизоляционные материалы с ρ ≤ 600 кг/м3 и λ ≤ 0.13 Вт/(м2·С) и конструкция должна иметь прочность на сжатие не менее 0,4 МПа (таблица 3.4).

Варианты индустриальных традиционных конструкций теплопроводов:

  1. труба, антикоррозийное покрытие, мат из минеральной ваты, стальная сетка, асбоцементная штукатурка;

  2. труба, антикоррозийное покрытие, битумоперлит, гидрозащитное покрытие из стеклоткани по лаку.

Таблица 3.3 – Основные данные теплоизоляционных материалов и изделий

Материалы или изделия

Максимальная температура теплоносителя, С

λ, Вт/(м2·С)

при t = 20С и , %

ρ,

кг/м3

0

20

Минеральная вата

Изделия из:

минеральной ваты

непрерывного стекловолокна

штапельного стекла

600

0,050

0,060

0,060

0,050

0,13

0,17

0,13

0,12

200

200

170*

75*

Изделия:

совелитовые

вулканитовые

известково-кремнеземные

500

600

600

0,080

0,085

0,065

400*

400*

225*

Монолитные:

армопенобетон

битумоперлит

асфальокерамзитобетон

пенобетон

фторопласт

150

150

150

400

150

0,100

0,090

0,120

0,120

0,060

0,16

0,16

400

350

750

400

120

Самоспекающийся асфальтоизол

150

0,100

750

Плиты торфяные

100

0,065

0,09

220*

 – максимальное значение

Таблица 3.4 – Основные данные теплоизоляционных материалов при бесканальной прокладке

Материал

dу, мм

ρср, кг/м3

λ, Вт/(м2·С), сухого материала

tмах, С, вещества

Армопенобетон

150…800

350…450

0,105/0,13

150

Битумоперлит

50…400

450…550

0,110/0,13

130*

Битумокерамзит

до 500

600

0,13

130*

Битумовермикулит

до 500

600

0,13

130*

Пенополимербетон

100…400

400

0,07

150

Пенополиуретан

100…400

60…80

0,05

120

Фенольный поропласт

ФП монолитный

до 1000

100

0,05

150

Готовые изделия теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн» – это жесткая конструкция типа «труба в трубе». Она состоит из (рисунок 3.4):

  • стальной (рабочей) трубы;

  • изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ);

  • внешней защитной оболочки из полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали (для надземной прокладки);

  • провода системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК).

Рисунок 3.4 – Конструкция предварительно изолированного трубопровода

  1. выбор и обоснование метода регулирования отпуска теплоты

    1. Регулирование отпуска теплоты

Системы теплоснабжения представляют собой взаимосвязанный комплекс потребителей тепла, отличающихся как характером, так и величиной потребления тепла.

Тепловая нагрузка подразделяется на сезонную и круглогодичную нагрузку.

К сезонной нагрузке относится отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. отопление и вентиляция – зимние тепловые нагрузки. Кондиционирование воздуха – летняя тепловая нагрузка. Величина и характер изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечной радиации, влажности воздуха и др. сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график.

К круглогодичной нагрузке относится технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. Эти нагрузки имеют переменный суточный график нагрузки и сравнительно постоянный годовой график.

Тепловая нагрузка потребителей – не постоянна. Она меняется в зависимости от различных условий: температуры наружного воздуха, режима расхода горячей воды на ГВС, режима работы технологического оборудования и других факторов. Для обеспечения высокого качества теплоснабжения, экономичных режимов выработки тепла и транспортировки его по тепловым сетям устанавливается определенная система регулирования отпуска тепла.

способы регулирования:

  • центральное регулирование производят на источнике выработки теплоты по преобладающей тепловой нагрузке населенного пункта;

  • групповое или местное регулирование – в узлах присоединения потребителей к тепловым сетям (в ЦТП или ИТП) и непосредственно у теплопотребляющих приборов;

  • комбинированное регулирование – сочетание центрального и местного регулирования.

Если тепловая нагрузка однородна, то есть у всех абонентов имеется один и тот же вид тепловой нагрузки можно ограничиться одним центральным регулированием отпуска тепла.

В большинстве случаев тепловая нагрузка разнородна (например, отопление и ГВС; отопление, вентиляция и ГВС т. д.). в этих условиях применяется комбинированное регулирование.

Регулирование возможно следующими методами:

  1. качественное регулирование – изменение температуры теплоносителя при постоянном расходе, которое производят на источнике выработки теплоты по преобладающей тепловой нагрузке населенного пункта, следовательно, это центральное качественное регулирование. Постоянный расход воды при центральном качественном регулировании упрощает эксплуатацию системы, поэтому этот метод регулирования нашел применение в системах теплоснабжения от котельных;

  2. количественное регулирование – изменение расхода теплоносителя при постоянной температуре, которое производят непосредственно у теплопотребляющих приборах – количественное индивидуальное регулирование;

  3. качественно-количественное регулирование – совместное изменение температуры и расхода теплоносителя, которое производят в ЦТП – групповое качественно-количественное регулирование;

  4. прерывистое регулирование – периодическое отключение систем, то есть пропусками подачи теплоносителя.

Центральное качественное регулирование

Этот метод регулирования ведется по типовой тепловой нагрузке, характерной для большинства потребителей теплоты. Это может быть один вид нагрузки, например, отопление, так и сумма двух разных видов нагрузки при определенном их количественном соотношении, например, отопление и ГВС при заданных расчетных тепловых нагрузок. Такой вид регулирования находит в последнее время широкое применение, которое дает возможность удовлетворять нагрузку ГВС без дополнительного увеличения расчетного расхода воды или с незначительным его увеличением в сети по сравнению с расчетным расходом воды на отопление. Снижение расчетного расчета расхода воды в сети приводит к уменьшению сечения трубопроводов тепловой сети и начальных затрат на их сооружение. У абонентов, тепловая нагрузка которых отличается от типовой нагрузки, принятой для центрального регулирования, применяется дополнительно местное регулирование.

выбор центрального метода регулирования зависит от соотношения:

, (4.1)

где – максимальные тепловые нагрузки на ГВС и отопление, кВт.

при тепловой нагрузке жилищно-коммунального сектора менее 65% от суммарной тепловой нагрузки и при доле средней нагрузке горячего водоснабжения менее 15% от расчетной нагрузки отопления – центральное качественное регулирование по нагрузке отопления [1].

При центральном качественном регулировании в системах теплоснабжения с преобладающей (более 65%) жилищно-коммунальной нагрузкой и при доле средней нагрузке горячего водоснабжения более 15% следует принимать центральное качественное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях определяется суммой расходов воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, технологические нужды:

(4.2)

При центральном качественном регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях определяется суммой расходов воды на отопление, вентиляцию без учета воды на горячее водоснабжение:

(4.3)

где – расчетный расход сетевой воды на отопление, кг/с, (т/ч), определяемый по максимальной тепловой нагрузке;

–расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, кг/с, (т/ч), определяемый по максимальной тепловой нагрузке;

–расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение, кг/с, (т/ч), определяемый по средней тепловой нагрузке;

–расчетный расход сетевой воды на технологические нужды, кг/с, (т/ч), определяемый по средней тепловой нагрузке;

k3 – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при центральном качественном регулировании по нагрузке отопления, kз = 1,0 (для закрытых сетей мощностью более 100 МВт), k3 = 1,2 (для закрытых сетей мощностью менее 100 МВт), k3 = 0,0 (при регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения).

при расчете графиков температур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения начало, и конец отопительного периода при среднесуточной температуре наружного воздуха принимаются [3]:

  • 8 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 18 °С;

  • 10 °С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий 20 °С.

Усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий – 16 °С, п. 7.4 [3].

В обратном трубопроводе принимают расчетную температуру (после системы отопления) 70 °С.

Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение и максимального потока теплоты на отопление [5, пункт 3.14]:

    • если ≥ 1, одноступенчатая схема [5, рисунки 1, 7];

    • если << 1, двухступенчатая схема [5, рисунки 2…6, 8].

При применении одноступенчатой схемы при соотношении ≤ 0,2 водоподогреватель присоединяется к тепловой сети по предвключенной (последовательной) схеме, а для работы в летний период – по параллельной схеме включения в тепловую сеть.

при соотношении ≥ 1 водоподогреватель подключается по одноступенчатой схеме к тепловой сети в течение всего года параллельно системе отопления.

Тепловая нагрузка на ГВС увеличивает расход сетевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а, следовательно, стоимости тепловой сети. В 1954 году профессором Е.А. Соколовым была предложена схема двухступенчатого последовательного подогрева воды для ГВС [13].

По этой схеме обе ступени подогревателя ГВС включены последовательно с системой отопления: первая (нижняя) ступень – после системы отопления, вторая (верхняя) ступень – до системы отопления.

В последовательной схеме суммарный расход сетевой воды меньше, чем в смешанной схеме, так как он равен только расходу на вентиляцию и отопление. двухступенчатая схема со смешенным включением, это когда первая (нижняя) ступень – включается последовательно после системы отопления, вторая (верхняя) ступень – параллельно с системой отопления. Такое включение водоподогревателей применяется реже последовательной схемы.

Если общая нагрузка тепловой сети меньше, чем 35 МВт, допускается присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения по одноступенчатой схеме независимо от соотношения тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения и отопления.

водоснабжение для технологических нужд допускается предусматривать из системы горячего водоснабжения для хозяйственно-бытовых нужд, если параметры воды в системе хозяйственно-питьевого водопровода удовлетворяют требованиям технологического потребителя, при условии: наличия горячей воды питьевого качества для технологических процессов; отсутствия производственного водопровода с качеством воды, пригодным для данного технологического процесса.

4.2 Построение температурного графика центрального качественного регулирования [3, 8, 9, 13, 16]

Алгоритм построения графика температур графическим способом по отопительной нагрузке

  1. Наносим сетку 2-х графиков, расположенных один над другим. По оси абсцисс обоих графиков наносят значения отопительной нагрузки в долях от максимальной (0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0).

  2. На верхнем графике по оси ординат откладывают температуры теплоносителя. На нижнем графике – по оси ординат откладывают температуры от tв, °С, до расчетной tн, ºС.

  3. на нижнем графике соединяют прямой линией точку с температурой tв (= 0,0) с точкой расчетной наружной температурыtн (= 1).

  4. На верхнем графике соединяют точку tв (= 0,0) с точкой температуры в подающей магистрали τ1 (= 1) прямой линией. Это линия температур воды впрямой (подающей) магистрали. Это линия τ1.

  1. Для построения графика температур в обратной магистрали соединяют прямой линией точку с температурой tв и точку с температурой 70 ºС. Это линия τ2.

Рисунок 4.1 – Температурный график центрального качественного регулирования отопительной нагрузки

Для обеспечения требуемой температуры воды в системе ГВС проводят «срезку» графика в зависимости от принятой системы горячего водоснабжения: в закрытой системе температура воды в подающей магистрали не может опускаться ниже 70 ºС, в открытой 60 °С, рисунок 4.1.

Это температуры точки излома.

Срезка графика

  1. проводим горизонтальную линию на уровне 70 С к линии 1.

  2. опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Точка пересечения перпендикуляра и линии 2 – точка температурного графика воды в обратной магистрали.

  3. От точки излома до оси ординат проводим прямую линию на уровне температуры точки излома к линии 2 и получаем температурный график в обратной магистрали.

Алгоритм построения графика температур графо-аналитическим способом по отопительной нагрузке

Отопительные температурные графики являются однозначной функцией от относительного расхода теплоты :

, (4.4)

где – относительный расход тепла для конкретной температуры наружного воздуха tн, С:

tв – усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, C;

–конкретная температура наружного воздуха, C, в течение отопительного периода;

tн – расчетная температура наружного воздуха для отопления, C.

температуру воды в подающей (τ1) и обратной (τ2) магистрали в течение отопительного периода рассчитывают по формулам:

; (4.5)

(4.6)

где tв – расчетная внутренняя температура отапливаемых помещений, ºС;

–средняя температура воды в местной системе отопления, С, =

параметры воды в местной системе отопления, °С;

∆ – температурный напор в системе теплоснабжения, С, ∆ = ;

∆tот – температурный напор в системе отопления, С, ∆tот = ;

–средняя температура в отопительных приборах, С,

Задаваясь различными значениями в пределах отопительного периода, определяют температуры сетевой воды τ1 и τ2.

Полученные результаты сводят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах

Пара-

метры

Температура наружного воздуха, °С

0,8

∆

∆tот

τ1

τ2

По полученным значениям таблицы 4.1 строят графики и, ипроизводят «срезку» температурного графика для обеспечения требуемой температуры воды в системе ГВС. рисунок 4.2.

Рисунок 4.2 – температурный график центрального качественного регулирования по отопительной тепловой нагрузке закрытых систем

построение температурного графика качественного регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

При способе центрального качественного регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения поддерживается повышенный температурный график.

Температурный график строится на основе отопительного графика по формулам (4.1)…(4.4) и по балансовой нагрузке ГВС:

, (4.7)

где – балансовая тепловая нагрузка на ГВС, кВт;

α – балансовый коэффициент учитывающий неравномерность расхода теплоты на горячее водоснабжение в течении суток, α = 1,2 (для закрытых систем).

расчет повышенного температурного графика заключается в определении перепада сетевой воды в подогревателях ГВС верхней ступени δ1 = τ1 – τ1.о и нижней ступени δ2 = τ2.о – τ2 при различных температурах наружного.

суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени δ в течение всего отопительного периода, который постоянен и определяется по формуле:

, (4.8)

где δ1, δ2 – перепад температур в верхней и нижней ступени подогревателя.

Задаваясь величиной недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя (∆t = 5…10 ºС), определяют температуру нагреваемой водопроводной воды после нижней ступени t|, ºС, при температуре наружного воздуха, соответствующей точки излома графика :

(4.9)

Перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя δ2, при различных температурах наружного воздуха определяют по следующим формулам:

при , (4.10)

при , (4.11)

где tгвс – температура воды поступающей в систему ГВС, ºС;

tc – температура водопроводной воды в холодный период, ºС.

температура воды τ2п, ºС, в обратной магистрали по повышенному температурному графику:

при τ2п = τ2 – δ2, (4.12а),

при . (4.12б).

перепад температур сетевой воды в верхней ступени (второй) подогревателя при tн и : δ1 = δ – δ2, (4.13).

Температура сетевой воды в поддающей магистрали тепловой сети для повышенного графика температур при tн и :

τ1п = τ1 – δ1, . (4.14).

Рисунок 4.3 – Повышенный температурный график центрального качественного регулирования в закрытых системах теплоснабжения

сначала строится температурный график, по отопительной нагрузке, (сплошные линии) а затем повышенный температурный график, (пунктирные линии), рисунок 4.3.

если общая тепловая нагрузка меньше 35 МВт, то можно водоподогреватель ГВС присоединить к тепловой сети по одноступенчатой схеме с предвкючением, то есть последовательно к системе отопления напосле системы отопления.

суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателе ГВС δ в течение всего отопительного периода, который постоянен и определяется по формуле:

, (4.15)

где δ2 – перепад температур в подогревателе.

Задаваясь величиной недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в подогревателе (∆t = 5…10 ºС), определяют температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя t|, ºС, при температуре наружного воздуха, соответствующей точки излома графика :

(4.16)

Перепад температур сетевой воды в подогревателе δ1, при различных температурах наружного воздуха определяют по следующим формулам:

при , (4.17)

при , (4.18)

где tгвс – температура воды поступающей в систему ГВС, ºС;

tc – температура водопроводной воды в холодный период, ºС.

температура воды τ2п, ºС, в обратной магистрали по повышенному температурному графику:

при τ2п = τ2 – δ2, (4.19а)

при . (4.19б)

сначала строится температурный график, по отопительной нагрузке, (сплошные линии) а затем повышенный температурный график, (пунктирные линии), рисунок 4.3.

Пример 4.1. построение температурных графиков

Производственный сектор

расчетная (максимальная) тепловая нагрузка на отопление: Qот = 1610,610– 3 МВт.

максимальная тепловая нагрузка на ТН: Qтн = 231,9·10–3 МВт.

Общая тепловая нагрузка: ∑Q = 2230, 73·10– 3 МВт.

< 15.

принимаем центральное качественное регулирование в системе теплоснабжения по нагрузке отопления [2], рисунок 4.

водоподогреватели системы горячего водоснабжения присоединяются к системе теплоснабжения по одноступенчатой схеме.

отопительные установки присоединены к тепловым сетям по зависимой схеме.

Температура воды , C, в подающем и обратном трубопроводах при tн, С, по формулам (4.5), (4,6).

Относительный расход тепла для конкретной температуры наружного воздуха tн, С, по формуле (4.4), где tв – усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, C, tв = 20;

tо – расчетная температура наружного воздуха для отопления, C, tо = – 35.

Задаваясь различными температурами наружного воздуха в диапазоне от + 10 до – 35°С находят относительный расход теплоты , температуру воды в подающей и обратной магистрали, . расчет сведен в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 –температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе

Пара-

метры

Температура наружного воздуха, °С

10

5

0

– 5

– 10

– 15

– 20

– 25

– 30

-35

0,181

0,273

0,363

0,454

0,540

0,636

0,727

0,818

0,909

1,000

0,8

0,254

0,353

0,444

0,531

0,611

0,696

0,775

0,851

0,926

1,000

= (115 + 70)/2 = 92,5 С

∆

∆ = 115 – 70 = 45

∆tот

∆tот = 115 – 70 = 45

τ1

42

51

60

68

76

84

92

99

107

115

τ2

38

9

44

48

52

56

60

63

66

70

по данным таблицы 4.2 строится температурный график, рисунок 4.4.

Рисунок 4.4 – Температурный график в прямой и обратной магистрали (промышленный сектор)

Срезка графика

  1. на температурном графике проводится горизонтальная линия на уровне 70 С, так как система теплоснабжения – закрытая, до пересечения с линией τ1. Точка пересечения с линией 1 – точка температурного графика воды в подающей магистрали. От точки излома до оси ординат проводим прямую линию на уровне температуры точки излома и получаем температурный график в подающей магистрали.

  2. из полученной точки опускается перпендикуляр на ось абсцисс. Точка пересечения перпендикуляра и линии 2 – точка температурного графика воды в обратной магистрали. От точки излома до оси ординат проводим прямую линию на уровне температуры точки излома и получаем температурный график в обратной магистрали.

Пользуясь графиком можно определить температуру воды в прямом и обратном трубопроводе при разных температурах наружного воздуха.

общественно-жилая (коммунально-бытовая) зона:

Вариант 1

Расчетная (максимальная) тепловая нагрузка на отопление Qот = 851,510– 3 МВт.

максимальная тепловая нагрузка на ГВС Qгвс = 317,110–3 Мвт.

Общая тепловая нагрузка ∑Q = 1305,810– 3 МВт.

> 0,15.

принимаем центральное качественное регулирование в системе теплоснабжения по нагрузке отопления и горячего водоснабжения [2, 4].

водоподогреватели системы горячего водоснабжения присоединяются к системе теплоснабжения по двухступенчатой схеме последовательно с системой отопления.

система теплоснабжения закрытая, п. 7.6, [4]. Присоединение систем отопления к тепловой сети – зависимое с понижением температуры в системе отопления.

Балансовая тепловая нагрузка на ГВС, кВт, по формуле (4.7).

МВт.

по данным таблицы 4.3 сначала строится температурный график, по отопительной нагрузке, (сплошные линии) а затем повышенный температурный график, (пунктирные линии), рисунок 4.

расчет сведен в таблицу 4.3.

Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени δ в течение всего отопительного периода, который постоянен и определяется по формуле (4.8).

°С.

Таблица 4.3 – температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе

Пара-

метры

Температура наружного воздуха, °С

10

5

0

– 5

– 10

– 15

– 20

– 25

– 30

-35

0,181

0,273

0,363

0,454

0,540

0,636

0,727

0,818

0,909

1,000

0,8

0,254

0,353

0,444

0,531

0,611

0,696

0,775

0,851

0,926

1,000

= (95 + 70)/2 = 82,5 С

∆

∆ = 115 – 70 = 45

∆tот

∆от = 95 – 70 = 25

τ1

42

51

59

68

76

84

92

100

107

115

τ2

34

39

43

45

51

56

59

63

66

70

Задаваясь величиной недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя, ∆t = 10 ºС, и определяем температуру нагреваемой водопроводной воды после нижней ступени t|, ºС, при температуре наружного воздуха, соответствующей точке излома графика ,°С, по формуле (4.9), где – температура обратной воды при температуре наружного воздуха при °C, °С (рисунок 4.4):

°С.

Перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя δ2, при различных температурах наружного воздуха определяют по формулам (4.10) и (4.11).

при °С.

при °С.

перепад температур сетевой воды в верхней ступени (второй) подогревателя при tн и , по формуле (4.13).

δ1 = 20,1 – 16,94 = 3,16 °С, °С.

Рисунок 4.5 – повышенный температурный график в прямой и обратной магистрали (жилой сектор)

температура сетевой воды τ2п, ºС, в обратной магистрали по повышенному температурному графику по формулам (4.12.а) и (4.12.б).

при τ2п = 70 – 16,94 = 53 °С,

при °С.

температура сетевой воды τ1п, ºС, в подающей магистрали определяют суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени «δ» в течение всего отопительного периода, который постоянен и определяется по формуле (4.14).

при τ1п = 115 + 3,16 = 118,1 °С,

при °С.

вариант 2

так как общая тепловая нагрузка составляет ∑Q = 1305,810– 3 МВт, что меньше чем 35 МВт, то присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения возможно по одноступенчатой схеме последовательно до системы отопления (предвключение).

суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателе δ в течение всего отопительного периода, который постоянен и определяется по формуле (4.16): °С.

Перепад температур сетевой воды в подогревателе δ, при различных температурах наружного воздуха определяют по формулам (4.17) и (4.18).

при °С.

при °С.

температура воды τ2п, ºС, в обратной магистрали по повышенному температурному графику по формулам (4,19а) и (4.19б):

при τ2п = 70 °С,

при °С.

Температура сетевой воды в подающей магистрали не изменена:

τ1п = 115 + 29 = 144 °С, °С.

На основе температурного графика по отопительной нагрузке, (сплошные линии) строим повышенный температурный график обратной магистрали, (пунктирные линии), рисунок 4.6.

Рисунок 4.6 – повышенный температурный график в обратной магистрали (жилой сектор)

  1. Гидравлический расчет тепловых сетей [8, 13]

Задачи гидравлического расчета:

  1. определение диаметров трубопроводов;

  2. определение падения давления (напора);

  3. установление величин давлений (напоров) в различных точках сети;

  4. увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и системах потребителей (абонентов).

Расчет состоит их двух этапов: предварительного и проверочного(окончательного).

пример 5.1.расчетная схема

Для примера приведена расчетная схема, рисунок 5.1. Так как в данном примере две радиальные магистрали, то расчет производится для каждой из них.

рисунок5.1 – Пример расчетной схемы сети

    1. Предварительный расчет

Алгоритм предварительного расчета (метод удельных потерь).

  1. расход водыG, кг/с, [8]:

  • на отопление и вентиляцию

(5.1)

  • на горячее водоснабжение (технологические нужды):

    • при параллельной схеме присоединения водоподогревателей

(5.2)

  • при двухступенчатой схеме присоединения водоподогревателей

, (5.3)

где – максимальные тепловые нагрузки соответственно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (технологические нужды), кВт;

с – удельная теплоемкость воды, кдж/(кгград), с = 4,19;

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

2 – то же в обратном трубопроводе тепловой сети, °С;

– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температуры воды, С, = 70;

– температура воды, °С, после включенного водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды, (рисунки 4.5, 4.6)

–температура сетевой воды, °С, после параллельно включенного водоподогревателя при ,

– температура наружного, °С, воздуха в точке излома температурного графика.

расчетный расход воды на ГВС в магистральных и распределительных трубопроводах в двухтрубных закрытых системах принимается по среднечасовому расходу воды за сутки.

При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях определяется суммой расходов воды, кг/с (т/ч), на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (технологические нужды) по формуле (4.2).

Для систем с центральным качественным регулированием по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения расчетный расход сетевой воды, кг/с (т/ч), в тепловых сетях определяется суммой расходов воды на отопление и вентиляцию без учета воды на горячее водоснабжение по формуле (4.3).

  1. предварительные скорости движения теплоносителя, м/с, которые должна быть больше предельной (пред).

Предельная скоростьпред– скорость движения воды в трубопроводе при которой наступает область квадратичного закона, по таблице 5.18или по формуле:, (5.4)

где ν – кинематическая вязкость теплоносителя, м2/с,104= 0,01012 (воды);

kэ– эквивалентная шероховатость внутренней стенки трубы, м,kэ= 5·104, (для стальных водяных сетей при нормальной эксплуатации) [7].

при эквивалентной шероховатости труб кэ= 0,0005 м и температуре воды 115С, область квадратичного течения воды наступает припред = 0,31 м/с.

Обычно скорость движения воды в тепловых сетях больше 1 м/с.

Таблица 5.1 – предельная скорость,пред, м/с [7]

Теплоноситель

Температура теплоносителя,

Т, С

Эквивалентная шероховатость, мм

0,2

0,5

1,0

2,0

Вода

0

50

75

100

150

5,10

1,60

1,15

0,85

0,59

1,98

0,58

0,46

0,34

0,23

1,00

0,29

0,24

0,18

0,12

0,50

0,150

0,110

0,086

0,059

  1. среднеяя плотность водыср, кг/м3,ср=нач=кон– для воды,ср= 1000, где индексы «нач» и «кон» относятся к началу и концу участка.

  2. Предварительный диаметр по формуле:

, (5.5.а)

, (5.5.б)

где – коэффициент, = 0,435, при кэ= 0,0005 м, таблица 5-2б8;

G– расчетный расход воды на участке, кг/с (т/ч).

По предварительно выбранному диаметру трубопровода принимают трубопровод стандартного диаметрадля принятого материала труб,dфак,

таблица 5.2.

Таблица 5.2 – Значения диаметров (условного прохода и наружного) и толщина стенок стальных трубопроводов

dу, мм

32

40

50

70

80

100

125

150

dн, мм

38

45

57

76

89

108

133

159

dвн, мм

33

40

50

70

82

100

125

150

Толщина стенки δ, мм

2,5

2,5

3,5

3

3,5

4

4

4,5

dу, мм

175

200

250

300

350

400

400

450

dн, мм

194

219

273

325

377

426

426

480

dвн, мм

184

207

259

309

359

408

414

466

Толщина стенки δ, мм

5

6

7

8

9

9

6

7

dу, мм

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

dн, мм

530

630

720

820

920

1020

1120

1220

dвн, мм

514

612

700

800

898

996

1096

1192

Толщина стенки δ, мм

8

9

10

10

11

12

12

14

  1. фактическая скорость движения теплоносителяфак, м/с,

. (5.6)

  1. среднее удельное падение давления (напора)Rср, Па/м (м вод. ст./м), опредляют по номограммам, зная расходG, кг/с, и фактическую скоростьф, м/с, или по таблицеVI.819, знаяG, т/ч, и фактическую скоростьф, м/с.:

  • Rср≤ 80 Па/м – для магистрали;

  • Rср≤ 300 – для ответвлений) по номограмме 6.81.

расчет приведенного примера выполнен для стальных бесшовных труб.

Пример 5.2. Предварительный гидравлическый расчет

Производственный сектор

расчет для участка 1-3

  1. Расчет расхода теплоносителя, кг/с (т/ч), на участке 1-3:

  • на отопление и вентиляцию по формуле (5.1)

кг/с = 4,87 т/ч;

  • на технологические нужды по формуле (5.2)

кг/с = 0,996 т/ч.

Суммарный расход 1,63 кг/с = 5,866 т/ч.

  1. Задаемся предварительной скоростью движения теплоносителя= 1 м/с.

  2. Предварительный диаметр, м, по формуле (5.5.а):

м.

  1. стандартный диаметр для принятого материала труб по таблица 5.2,dу= 50 мм, с наружным диаметром 57×3,5 мм.

  2. фактическая скорость движения теплоносителяфак, м/с, по формуле (5.6),

  1. зная расходG= 5,866 т/ч, фактическую скоростьф = 0,9 м/с, по таблицеVI.819, для диаметра 57×3,5 мм, определяют среднее удельное падение давленияRср = 30 кГс/м2= 284 Па.

Остальные участки рассчитываются аналогично и расчет сведен в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 –предварительный гидравлический расчет 1-го луча

№ уч.

Q,

квт

G

ω,

м/с

d,

м

dу,

мм

dн × δ,

мм

м

ωф,

м/с

Rср,

Па/м

кг/с

т/ч

1 – 3

171,98

1,630

5,886

1,00

0,045

50

57 ×3,5

483

0,90

284

2 – 3

232,06

1,230

4,43

0,80

0,044

40

45 ×2,5

31

0,98

460

3 – 5

404,04

2,143

7,715

0,80

0,058

70

76 × 3,0

203

0,56

70

4 – 5

372,45

1,970

7,092

0,80

0,056

50

57 × 3,5

141

1,00

175

5 – 7

776,49

4,116

14,82

1,00

0,0724

70

108 × 4,0

330

0,52

43

6 – 7

1417,40

7,518

27,06

1,00

0,097

80

89 × 4,5

62

1,50

175

7 – 13

2193,89

11,63

41,76

1,20

0,110

125

133 × 4,0

990

0,95

40

Жилищно-коммунальный сектор

Расчет для участка 8-10 (повышенный температурный график)

  1. Расчет расхода теплоносителя, кг/с (т/ч), на отопление и вентиляцию по формуле (5.1)

кг/с = 4,36 т/ч.

  1. Задаемся предварительной скоростью движения теплоносителяпред= 1 м/с.

  2. Предварительный диаметр, м, по формуле (5.5.а):

м.

  1. стандартный диаметр для принятого материала труб по таблица 5.2,dу= 50 мм, с наружным диаметром 45×2,5 мм.

  2. фактическая скорость движения теплоносителяфак, м/с, по формуле (5.6),

.

  1. зная расходG= 4,36 т/ч, и фактическую скоростьф = 0,96 м/с, по таблицеVI.819, для диаметра 45×2,5 мм, определяют среднее удельное падение давленияRср =22,3 кГс/м2= 459,6 Па.

Остальные участки рассчитываются аналогично и расчет сведен в таблицу

Таблица 5.4 – предварительный гидравлический расчет 2-го луча

№ уч.

Q,

квт

G

ω,

м/с

dпред,

м

dу,

мм

dн × δ,

мм

ℓ,

м

ωф,

м/с

Rср,

Па/м

кг/с

т/ч

8 – 10

330,30

1,200

4,360

1,00

0,039

40

45 × 2,5

60

0,96

459,6

9 – 10

220,20

0,808

2,900

1,00

0,032

40

47 × 2,5

190

0,66

218,5

10 – 12

550,50

2,008

7,767

1,00

0,065

70

76 × 3,0

35

0,86

192

11 – 12

440,40

2,640

9,504

1,00

0,058

70

76 × 3,0

190

0,69

117

12 –13

990,90

5,942

21,39

1,00

0,087

80

89 × 4,5

150

1,18

280

  1. расчет компенсаторов

определение количества опор и компенсаторов

назначение компенсаторов, их разновидность, применяемость, преимущества и недостатки той или иной конструкции необходимо кратко описать и обосновать выбор.

Исходные данные для расчета компенсаторов:

  1. коэффициент расширения в зависимости от материала трубопроводов , мм/(мград);

  2. рабочая температура t1, С, стенки подающей трубы (приближенно равна температуре теплоносителя);

  3. «монтажная» температура трубы принимается равной наружной температуре воздуха для отопления;

  4. расстояние между неподвижными опорами, , м, таблица 5.4 м.

Количество опор определяется с помощью таблицы 3 1 или таблицы 5.5.

Таблица 5.5 – Рекомендуемые расстояния, м, между опорами при использовании П-образных компенсаторов [1]

Диаметр условного прохода,

dу, мм

Подвижные опоры при прокладке

Неподвижные опоры при прокладке

канальной

надземной

канальной надземной

бесканальной

32

2,0

3,5

50

Окончание таблицы 5.5

Диаметр условного прохода,

dу, мм

Подвижные опоры при прокладке

Неподвижные опоры при прокладке

канальной

надземной

канальной надземной

бесканальной

40

2,5

4,5

60

45

50

3,0

5,0

60

50

80

3,5

6,0

80

65

100

4,0

8,0

80

65

125

4,0

8,5

90

150

5,0

9,5

100

200

6,0

18,0

120

250

7,5

25,0

120

300

9,0

28,0

120

350

10,5

32,0

140

400

12,5

33,0

160

Пример 5.3. Расчет количества опор

Расчет количества опор сведен в таблицы 5.6 и 5.7.

Таблица 5.6 – расчет количества опор 1-го луча

уч.

ℓ,

м

dу,

мм

Количество опор, шт.

неподвижных

подвижных

1 – 3

483

50

483/60 = 8 + 1 = 9

483/3 = 161 – 9 = 152

2 – 3

31

40

31/60 = 1 + 1= 2

31/2,5 = 12,4 – 2 = 10

3 – 5

203

70

203/80 = 2,54 +1 = 4

203/3,0 = 67,67 – 4 = 64

4 – 5

140

50

140/60 = 2,33 + 1 = 3

140/3,0 = 46,67 – 3= 40

5 – 7

330

100

330/80 = 4,125 + 1 = 5

330/3,0 = 94,3 – 5= 89

6 – 7

62

80

62/80 = 1 + 1 = 2

62/3,5 = 17,7 – 2 =16

7 – 13

990

125

990/90 = 11 +1 = 12

990/4,5 = 220 – 12 = 208

Таблица 5.7 – расчет количества опор 2-го луча

уч.

ℓ,

м

dу,

мм

Количество опор, шт.

неподвижных

подвижных

8 – 10

60

40

60/60 = 1 + 1 = 2

60/3 = 20 – 2 = 18

9 – 10

190

40

190/60 = 3 + 1 = 4

190/3 = 63 – 4 = 59

10 – 12

35

70

35/80 = 1 + 1 = 2

35/3 = 12 – 2 = 10

11 – 12

190

70

190/80 = 2 + 1 = 3

190/3 = 63 – 3 = 60

12– 13

150

80

150/80 = 2 + 1 = 3

150/4 = 37 – 3 = 34

Алгоритм расчета П-образных компенсаторов

  1. определяется тепловое удлинение участков теплотрассы ∆, мм:

(5.7)

где – коэффициент линейного расширения, мм/(мград),= 0,012 (для стали);

ℓ – расстояние между неподвижными опорами, м, таблица 5.4;

∆t – разность температур, С, ∆t = τ1– tн;

τ1– температура воды в подающем трубопроводе,С;

tн– расчетная наружная температура для отопления,С.

Геометрические размеры П-образных компенсаторов приведены в таблице 6,5 [15] или таблица 5.8.

таблица 5.8 – Геометрические размеры П-образных компенсаторов [10]

dу,

мм

Н,

мм

h,

мм

В,

мм

b,

мм

R,

мм

L,

мм

Компенсрующая способность, мм

50

600

800

1000

1200

200

40

600

800

500

100

200

1200

50

70

100

120

100

1200

1600

2000

2400

300

700

1100

1500

1100

200

450

2600

100

150

250

280

125

1500

2000

2500

3000

440

940

1440

1940

1310

250

530

2970

100

180

260

310

150

1800

2400

3000

3600

540

1140

1740

2340

1560

300

630

3520

120

220

280

350

200

2400

3200

4000

4800

700

1500

2300

3100

2100

400

850

4600

160

240

350

420

250

3000

4000

5000

6000

1000

2000

3000

4000

2500

500

1000

5500

200

310

400

600

300

3600

4800

1100

2300

3100

600

1250

6800

260

400

dу,

мм

Н,

мм

h,

мм

В,

мм

b,

мм

R,

мм

L,

мм

Компенсрующая способность, мм

350

4200

5600

1200

2600

3700

700

1500

8100

332

470

400

4800

6400

1200

2800

4400

800

1800

9600

300

410

Пример 5.4. Расчет компенсаторов

Расчет компенсаторов сведен в таблицы 5.9 и 5.10.

Таблица 5.9 – расчет компенсаторов для 1-го луча теплотрассы

уч

dу,

мм

оп,

м

мм

П-образный компенсатор

к,

мм

Н,

мм

h,

мм

В,

мм

b,

мм

R,

мм

L,

мм

Кол.

шт.

1 – 3

50

60

108

100

1000

600

500

100

200

1200

8

2 – 3

40

60

108

100

1000

600

500

100

200

1200

1

3 – 5

70

80

144

150

1600

700

1100

200

450

2600

3

4 – 5

50

60

108

100

1000

600

500

100

200

1200

2

5 – 7

100

80

144

150

1600

700

1100

200

450

2600

4

6 – 7

80

80

144

150

1600

700

1100

200

450

2600

1

7 – 13

125

90

162

180

2000

940

1310

250

530

2970

11

Таблица 5.10 – расчет компенсаторов для 2-го луча теплотрассы

уч

dу,

мм

оп,

м

мм

П-образный компенсатор

к,

мм

Н,

мм

h,

мм

В,

мм

b,

мм

R,

мм

L,

мм

Кол

шт.

8 – 10

50

60

108

100

1000

600

500

100

200

1200

1

9 – 10

50

60

108

120

1000

600

500

100

200

1200

3

10 – 12

70

80

144

150

1600

700

1100

200

450

2600

1

11 – 12

70

80

144

150

1600

700

1100

200

450

2600

2

12 – 13

100

90

162

150

1600

700

1100

200

450

2600

2

эскиз выбранного типа компенсатора, рисунок 5.2.

Рисунок 5.2 – Эскиз П-образного компенсатора

  1. Окончательный (поверочный) гидравлический расчет

при проектировании и эксплуатации тепловых сетей широко пользуются единицей измерения – напором.

Единицы измерения напора и давления связаны следующей зависимостью:

, (5.8)

где Н – напор, м; р – давление, кПа; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Алгоритм окончательного расчета

(метод эквивалентных длин)