Сводка лекций

	61
транзитные участки	с заданной потерей давления P Rл(1 )l, если
Rл 300 Па/м. Если	Rл 300 Па/м, то избыток давления на вводе срабатывают в

сопле элеватора или дросселируют шайбами. Минимальные диаметры трубопрово-

дов сети принимают не менее 50 мм независимо от величины тепловой нагрузки.

Гидравлические режимы в водяных тепловых сетях.

Вопрос 39. Динамический режим работы водяной тепловой сети. (1, с.29..32, 4, с.35, лекции)

Д и н а м и ч е с к и й р е ж и м Задача: обеспечение циркуляции сетевой воды во всех звеньях системы теплоснабжения (тепло-

обменники источника, трубопроводы сети, …).

Требования к режиму:

напоры перед абонентами должны быть достаточны для подачи необходимого расхода в местную систему;

давление во всем подающем трубопроводе должно быть больше давления насыщения (нев-

скипание);

для обеспечения залива отопительных систем давление в обратном трубопроводе должно быть больше статической высоты систем абонентов;

давление в обратном трубопроводе должно обеспечивать зависимое присоединение систем

(не должно приводить к разрушению систем);

давление в обратном трубопроводе перед сетевыми насосами СН для исключения кавита-

ции должно быть больше 0,05 МПа.

Обеспечивается:

сетевыми насосами (создают напор перед тепловыми пунктами);

подпиточными насосами (восполняют потери сетевой воды и поддерживают давление в се-

ти на необходимом уровне);

дроссельными устройствами, устанавливаемыми в промежуточных точках зон, на которые разделяется сеть при сложном рельефе. При понижении профиля местности к источнику теплоты на обратном трубопроводе ставят дроссель (шайбу), который увеличивает давле-

ние в верхней зоне. При повышении же профиля устанавливают насосы для снижения дав-

ления в обратном трубопроводе и увеличении напора у потребителей.

Вопрос 40. Статический режим работы водяной тепловой сети. (1, с.30..33, 4,

с.34, лекции)

С т а т и ч е с к и й р е ж и м

62

Задача: заполнение систем отопления водой при отсутствии циркуляции.

Требования к режиму:

давление в точках присоединения систем должно быть выше статической высоты системы

(по рельефу), но ниже давления по условиям прочности отопительных приборов (0,6 МПа

→ 60 м).

Обеспечивается:

работой подпиточных насосов и соответствующих регулирующих устройств. При сложном рельефе (большая разность высот) сеть делится на зоны, статическое давление в которых поддерживается насосами на заданном уровне.

Режимы можно изобразить на пьезометрическом графике P gh (рис. 20)

Потребитель 1: имеет большой напор H1 P1 P2 , можно использовать элеватор и снизить на-

пор в его сопле или дросселирующими шайбами.

Потребитель 2: на обратом трубопроводе есть регулятор давления, но остаточный напор H0

достаточен для работы элеватора.

Потребитель 3: давление (напор) в обратном трубопроводе выше допустимого 0,6 МПа (60 м) и

тепловая система присоединена по независимой схеме (подогреватель).

Потребитель 4: на обратном трубопроводе есть регулятор давления, но остаточный напор H0

недостаточен для элеватора и он присоединяется с насосом на перемычке или по независимой схеме

Потребитель 5: при достаточном напоре Hк может быть присоединен элеватор.

63

Для сложного рельефа (большой перепад высот) при работе по зависимой схеме устанавливают разные статические напоры (рис. 21).

При схеме с дроссельной подстанцией (рис. 1.13, а)) устанавливается регулятор давления (до себя)

и обратный клапан.

64

При статическом режиме (сетевой насос отключен) утечки из верхней зоны восполняются подпиточным насосом и регулятора подпитки

При динамическом режиме обратный клапан открыт, а регулятор поддерживает (дроссели-

рованием) заданный напор в верхней зоне.

При схеме с насосной подстанцией (рис. 1.13, б)): задача подстанции – снизить давление в обрат-

ной линии у абонентов нижней зоны, присоединенных к концевым участкам сети. Когда насосы подстанции выключены, вода проходит через обратный клапан, минуя насосы (линия напора пунктиром). При включении перекачивающего насоса возникает разность давлений, клапан за-

крывается и весь поток идет через насос.

Вопрос 41. Пьезометрический график напоров водяной тепловой сети. (4,

с.32..37)

Для водяных сетей после гидравлического расчета строят пьезометрический график напоров для основной магистрали и главных ответвлений (рис. 22). Он по-

зволяет определить напор в любой точке сети, располагаемые перепады у абонентов и выбрать оптимальный гидравлический режим работы сети и рациональные схемы присоединения абонентов.

Основные требования к режиму напоров сетей:

1. Напор в любой точке сети из условия прочности местных отопительных систем (ориентируются на чугунные радиаторы) не должен превышать 50 м вод.ст.

При аварийном останове сетевых насосов и наивысшей температуре подогреваемой воды допускается повышение давления до 80 м (напора).

65

2. Напор во всех точках сети и местных систем должен быть выше атмосфер-

ного не менее чем на 5 м вод.ст. для исключения подсосов воздуха.

3. Во всасывающих патрубках сетевых насосов должен быть избыточный на-

пор не ниже 5 м вод.ст. для предупреждения кавитации.

4. Давление в подающей линии должно быть таким, чтобы избежать вскипа-

ния воды при температуре выше 100оС.

Пьезометрические графики разрабатываются отдельно на гидростатический и гидродинамический режимы работы сети. График позволяет определить полный на-

пор в любой точке сети (считается от уровня нулевой геодезической высоты), пье-

зометрический напор (от уровня прокладки трубопровода, примерно равен отметке земли) и располагаемый напор, т.е. разность полных напоров подающего и обратно-

го трубопроводов. На графике по горизонтали откладывают длины участков сети, по вертикали – профиль местности, высоту зданий, величины напоров в сети. Пьезо-

метрический напор определяет избыточное давление воды в данной точке.

График статического режима строят из условия заполнения системы водой

100оС с непосредственным присоединением местных систем. Статическое давление

(напор) на графике характеризуется горизонтальной линией, проведенной на отмет-

ке на 5 м выше наиболее высокого на верхней отметке здания. При этом определяют необходимость деления системы на независимые по статике зоны (если есть области давления выше пределов прочности). Если высший уровень имеет одно - несколько зданий, их присоединяют по независимой схеме, это позволяет резко снизить линию статического давления.

Графики динамического режима разрабатывают для условий установившегося течения, расчетных расходов и наивысшей расчетной температуре воды. График давления (напора) должен обеспечивать заполнение системы водой, предотвращать вскипание воды и должно быть давление не выше по условиям прочности оборудо-

вания. Давление прямой (подаваемой) воды для ее невскипания должно быть выше давления сухого пара при температуре насыщения, равной расчетной температуре прямой воды. Для температурного графика 150/70 это давление может быть

Hнвск 40 м вод.ст. Для водогрейных котлов с учетом местного перегрева топоч-

ных экранов и гидравлических потерь Hнвск 110 м вод.ст (на входе). Наибольшее давление в линейной части сети принимают в зависимости от типа труб и арматуры,

66

а в местных системах – в зависимости от типа нагревательных приборов. Линия давления в подающем трубопроводе должна быть выше линии невскипания, которая повторяет геодезический профиль системы. Однако линии напоров в подающем и обратном трубопроводе не должны создавать пьезометрических напоров выше до-

пустимых по условиям прочности ее узлов, что ограничивает высшее положение этих линий.

Методика построения пьезометрического графика.

1. Строится профиль местности, принимая за нуль отметку самой низкой точ-

ки района тепловой сети.

2.Вычерчиваются в масштабе высоты присоединенных зданий.

3.Выбирается и наносится линия статического напора (заполнение водой ме-

стных систем, не превышение границ прочности).

4. Строится линия напора из условия невскипания воды в самой высокой точ-

ке района при заполнении водой максимальной температуры.

5. Строится пьезометрический график обратной магистрали, исходя из задан-

ной линейной потери напора Rл 40..80 Па/м и удовлетворения требований:

-напор в обратной линии должен быть не более 50 м вод.ст.;

-пьезометрический напор должен быть не менее 5 м вод.ст. (избежать вакуу-

ма).

6. Выбирается положение пьезометрического графика подающей магистрали

исходя из требований:

-график не должен пересекать линию невскипания;

-располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше расчетной потери напора на абонентском вводе (зависит от местной системы и схе-

мы присоединения):

элеваторная смесительная установка – Hаб 8-15 м вод.ст.

поверхностные нагреватели – Hаб 3-5 м вод.ст.

без смешения или с насосом – Hаб 2-5 м вод.ст.

Вопрос 42. Методика предварительного обследования и гидравлического испытания тепловой сети. (4, с.53..59)

67

При эксплуатации системы теплоснабжения возникает необходимость ее ре-

гулировки и проведения гидравлических испытаний. Перед этим предварительно необходимо сделать:

1. Обследовать теплоисточник – подогревательную установку (котельную).

Выясняют: ее тепловую мощность, максимальную температуру нагрева воды, про-

изводительность, напор и характеристику сетевых насосов, напор после бойлера,

производительность и качество подпиточной воды. 2. Обследуют тепловые сети.

Состояние трубопроводов, арматуры, изоляции, строительной части каналов.

Места установки манометров, термометров, воздухоспускных, дренажных клапанов,

наличие перемычек. Соответствие схемы натуральному исполнению – длины всех участков, все местные сопротивления, диаметры труб, мертвые опоры и т.д.

Особенно важно – наличие гильз (термометров) и штуцеров (для манометров)

на концах тупиковых и конечных участков сети.

3.Изучают гидравлический и тепловой режимы работы системы по отчетным

иэксплуатационным данным.

Расход воды и пределы его колебаний, располагаемые напоры у абонентов,

линейные потери по сети, соблюдение температурного графика прямой/обратной воды и т.д.

По результатам обследования составляется ведомость дефектов, которые раз-

биваются на две группы:

1. Дефекты, устранение которых абсолютно необходимо для наладки и нор-

мальной работы сети (разрывы труб, неисправность задвижек…); 2. Дефекты, непосредственно не влияющие на нормальную работу сети, кото-

рые можно устранить при эксплуатации (нарушения изоляции, отсутствие КиП на второстепенных узлах, захламленность тепловых пунктов…).

Гидравлические испытания сетей

Характеристика сети определяется из ее гидравлического испытания, которое позволяет определить пропускную способность сети, линейные потери и места не-

нормально высоких потерь напора. По результатам испытаний выполняются пове-

рочные гидравлические расчеты, строятся пьезометрические графики и устанавли-

вается оптимальный гидравлический режим сети.

68

При испытании определяют потери напора по участкам подающей и обратной линиям (магистралям, ответвлениям) сети. Участки выделяют по признакам посто-

янства диаметра трубы и неизменного расхода воды на участке. При необходимости отключают ответвления от участка (например, магистрали). Потеря напора Pu оп-

ределяется по замерам абсолютных давлений образцовыми манометрами в начале и в конце каждого участка с учетом поправки на геодезическую высоту мест замера.

Расход воды Gu замеряется с помощью расходомерной шайбы (диафрагмы), уста-

навливаемой на входе или выходе участка и дифференциального манометра, пока-

зывающего перепад давления на диафрагме, разный при разных расходах.

Потери напора H P1 P2 (H1 H2 ), м вод.ст.

g

H1 и H2 - геодезические отметки (высоты) мест замера (манометров),

P1 и P2 - показания манометров в начале и конце участка, Па.

При полностью однотипных прямых и обратных трубопроводах сети (конфи-

гурация, диаметры, арматура) можно считать, что потеря напора в каждом из них равна половине потери напора в сети.

Замер температур производится на выходе источника тепла (котельной), на подающей и обратной магистралях и на перемычке между линиями в самой дальней точке сети. Для холодной воды на участке достаточно ограничиться одной точкой замера.

Для выявления характеристики сети должны быть испытаны магистрали и ос-

новные ответвления. При испытании магистралей циркуляция воды должна осуще-

ствляться через перемычки, установленные в конце сети при отключенных ответв-

лениях и потребителях. Испытания проводятся при максимально возможном расхо-

де воды, должны длиться не менее часа, в течение которого осуществляется 10-12

одновременных замеров в разных точках сети, на каждом режиме ее работы. Резуль-

таты испытаний иллюстрируются пьезометрическим графиком. Тангенс угла накло-

на линий равен удельной потере напора на участке. Резкие изломы графика по длине участка с постоянным диаметром и расходом показывают наличие прикрытой или неисправной арматуры, засоров, коррозионных отложений и т.д.

По данным испытаний определяются:

69

1. Доля местных потерь напора в общих потерях по сети P Pл Pм ,

Pм

w2

0,812

G2

.

2

d4

2. Коэффициент сопротивления по длине 1,231

d5

P .

Gl

л

d

d

3. Абсолютная шероховатость lg

0,5

1

0,57

→ k

.

k

0,5

1

0,57

2 e

Затем выполняется гидравлический расчет сети (см. методику ранее) для оп-

ределения потерь Pp

при расчетной циркуляции (все магистрали и ответвления):

P

P

Gp2 u

, где

G

p

- расчетный расход воды, G

- во время испытаний, -

p

u G2

p

u

u

плотность.

Тема I I. Расчет системы отопления.

Вопрос 43. Уравнение теплового баланса помещения. Расчет тепловых потоков потерь и теплопоступлений. (3, с.3..4, 6..13)

Отопление должно поддерживать постоянной температуру в помещении, что достигается при равенстве, равновесии между тепловыми потерями здания и тепло-

притоком. Уравнение теплового баланса:

Qo Qoт Qoгр Qинф Qдоб Qох Qтв ,

где Qогр - потери из-за теплопередачи через наружные ограждения (стены,

пол, чердачные перекрытия);

Qинф - потери инфильтрацией из-за поступления холодного воздуха в поме-

щения через неплотности наружных ограждений;

Qдоб - добавочные потери (испарение жидкостей, …);

Qох -теплота на подогрев холодных предметов (материалов) и транспорта

(Qох 0);

Qтв - внутренние тепловыделения.

Основные потери через отдельные ограждения определяются по формуле:

70

F

Qогр Ro (tв tн ) n koF(tв tн ) n,

где F - площадь ограждения,

tв и tн - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха,

Ro - общее сопротивление теплопередаче, (м2 К)/Вт,

ko - общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К),

n - коэффициент, который зависит о положения наружной поверхности ог-

раждения по отношению к наружному воздуху.

	m		i
	Ro Rв			Rн ,
	i 1	i
где Rв - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхно-
сти ограждения,
Rн - термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности,
m - число слоев ограждения,
i	- толщина i -го слоя, м,
i	- коэффициент теплопроводности материала i -го слоя, Вт/(м К).

Величины tв, tн , Rв , Rн, i , n берутся из справочных таблиц.

Qдоб исчисляют в процентах от основных потерь тепла:

1)для ограждений, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад добавка 10%, а на юго-восток и запад – 5%;

2)если скорость ветра зимой в данной местности не более 5 м/с, то

-если ограждение защищено от ветра добавка 5%,

-если не защищено – 10.

При скорости ветра 5-10 м/с добавки удваиваются, при скорости более 10 м/с

–утраиваются;

3)если 2 и более наружные стены – 5%.

Бланк расчета.

Назначение помещения		2	k ,	tв tн ,	n		Общийдобавочный множитель	Q,
	Ограждения					Добавки
		F, м	2	о				Вт
			Вт/(м К)	С