Obliczenia hydrauliczne na przykładzie obliczenia sieci ciepłowniczej. Obliczenia hydrauliczne sieci ciepłowniczych
Do zadania obliczenia hydrauliczne obejmuje:
Określanie średnicy rurociągów;
Wyznaczanie spadku ciśnienia (ciśnienia);
Wyznaczanie ciśnień (głowic) w różnych punktach sieci;
Koordynacja wszystkich punktów sieci w trybie statycznym i dynamicznym w celu zapewnienia akceptowalnych i wymaganych ciśnień w sieci i systemach abonenckich.
Zgodnie z wynikami obliczeń hydraulicznych można rozwiązać następujące zadania.
1. Określenie kosztów kapitałowych, zużycia metalu (rur) i głównego zakresu prac przy układaniu sieci ciepłowniczej.
2. Wyznaczanie charakterystyk pomp obiegowych i uzupełniających.
3. Określenie warunków pracy sieci ciepłowniczej i wybór schematów łączenia abonentów.
4. Wybór automatyki dla sieci ciepłowniczej i abonentów.
5. Rozwój trybów pracy.
a. Schematy i konfiguracje sieci cieplnych.
Schemat sieci ciepłowniczej zależy od rozmieszczenia źródeł ciepła w stosunku do obszaru zużycia, charakteru obciążenia cieplnego i rodzaju nośnika ciepła.
Określona długość sieci parowych na jednostkę obliczonego obciążenia cieplnego jest niewielka, ponieważ odbiorcy pary - z reguły odbiorcy przemysłowi - znajdują się w niewielkiej odległości od źródła ciepła.
Trudniejszym zadaniem jest wybór schematu sieci podgrzewania wody ze względu na dużą długość, dużą liczbę abonentów. Pojazdy wodne są mniej trwałe niż parowe ze względu na większą korozję, bardziej podatne na wypadki ze względu na dużą gęstość wody.
Rys.6.1. Jednoliniowa sieć komunikacyjna dwururowej sieci ciepłowniczej
Sieci wodociągowe dzielą się na sieci główne i dystrybucyjne. Poprzez główne sieci płyn chłodzący jest dostarczany ze źródeł ciepła do obszarów zużycia. Poprzez sieci dystrybucyjne woda dostarczana jest do GTP i MTP oraz do abonentów. Abonenci rzadko łączą się bezpośrednio z sieciami szkieletowymi. W punktach przyłączenia sieci dystrybucyjnej do głównych instalowane są komory sekcyjne z zaworami. Zawory sekcyjne na głównych sieciach są zwykle instalowane po 2-3 km. Dzięki zamontowaniu zaworów sekcyjnych zmniejsza się straty wody podczas wypadków samochodowych. Dystrybucja i główne TS o średnicy mniejszej niż 700 mm są zwykle wykonywane w ślepym zaułku. W razie wypadku na większości terytorium kraju dopuszcza się przerwę w dostawie ciepła do budynków do 24 godzin. Jeśli przerwa w dostawie ciepła jest niedopuszczalna, konieczne jest zapewnienie duplikacji lub pętli zwrotnej TS.
Rys.6.2. Dzwonić sieć ciepłownicza z trzech elektrociepłowni Rys.6.3. Radialna sieć ciepłownicza
Przy zaopatrywaniu dużych miast w ciepło z kilku elektrociepłowni wskazane jest zapewnienie wzajemnego blokowania elektrociepłowni poprzez podłączenie ich sieci do połączeń blokujących. W tym przypadku uzyskuje się pierścieniową sieć ciepłowniczą z kilkoma źródłami zasilania. Taki schemat ma więcej wysoka niezawodność, zapewnia przeniesienie rezerwowych przepływów wody w razie wypadku na dowolnym odcinku sieci. Przy średnicach przewodów odchodzących od źródła ciepła do 700 mm stosuje się zwykle schemat promieniowy sieci ciepłowniczej ze stopniowym zmniejszaniem średnicy rury w miarę oddalania się od źródła i zmniejszania podłączonego obciążenia. Taka sieć jest najtańsza, ale w razie wypadku dopływ ciepła do abonentów zostaje wstrzymany.
b. Główne obliczone zależności
Rys.6.1. Schemat ruchu płynu w rurze
Prędkość płynu w rurociągach jest niska, więc można pominąć energię kinetyczną przepływu. Wyrażenie H=p/r g nazywana jest głowicą piezometryczną, a suma wysokości Z i głowicy piezometrycznej nazywana jest głowicą całkowitą.
H 0 \u003d Z + p/rg = Z + H.(6.1)
Spadek ciśnienia w rurze jest sumą liniowych strat ciśnienia i strat ciśnienia spowodowanych lokalnymi oporami hydraulicznymi.
D p= D p l+d p m. (6.2)
W rurociągach D p l = R ja L, gdzie R l jest specyficznym spadkiem ciśnienia, tj. spadek ciśnienia na jednostkę długości rury, określony wzorem d „Arcy.
. (6.3)
Współczynnik opór hydrauliczny l zależy od reżimu przepływu płynu i bezwzględnej równoważnej chropowatości ścian rur palec u nogi. W obliczeniach możesz przyjąć następujące wartości palec u nogi- w przewodach parowych palec u nogi=0,2 mm; w sieciach wodnych palec u nogi=0,5 mm; w rurociągach kondensatu i instalacjach ciepłej wody palec u nogi=1mm.
Do laminarnego przepływu płynu w rurze ( Odnośnie < 2300)
W regionie przejściowym 2300< Odnośnie < 4000
. (6.5)
Na
. (6.6)
Zwykle w sieciach ciepłowniczych Re > Re pr, więc (6.3) można sprowadzić do postaci
, gdzie . (6.7)
Straty ciśnienia przy lokalnych rezystancjach są określone wzorem
. (6.8)
Wartości współczynnika lokalnego oporu hydraulicznego x są podane w podręcznikach. W obliczeniach hydraulicznych można uwzględnić straty ciśnienia spowodowane lokalnymi oporami na długości równoważnej.
Więc gdzie a=l równoważne /l to udział lokalnych strat ciśnienia.
a. Procedura obliczeń hydraulicznych
Zwykle w obliczeniach hydraulicznych ustawia się natężenie przepływu chłodziwa i całkowity spadek ciśnienia w sekcji. Wymagane jest znalezienie średnicy rurociągu. Kalkulacja składa się z dwóch etapów - wstępnego i weryfikacji.
Oszacowanie.
2. Określony przez proporcję lokalnych spadków ciśnienia a=0.3...0.6.
3. Oszacuj określoną stratę ciśnienia
. Jeżeli spadek ciśnienia w przekroju nie jest znany, to są one podawane przez wartość R l < 20...30 Па/м.
4. Obliczyć średnicę rurociągu z warunków pracy w trybie turbulentnym Dla sieci ciepłowniczych przyjmuje się gęstość 975 kg/m 3 .
Z (6.7) znajdujemy
, (6.9)
gdzie r- średnia gęstość wody na tym terenie. Zgodnie ze znalezioną wartością średnicy rura o najbliższej średnicy wewnętrznej jest wybierana zgodnie z GOST. Wybierając rurę, wskaż albo d oraz d, lub d n oraz d.
2. Kalkulacja weryfikacyjna.
W przypadku odcinków końcowych należy sprawdzić tryb jazdy. Jeśli okaże się, że tryb ruchu jest przejściowy, wówczas, jeśli to możliwe, konieczne jest zmniejszenie średnicy rury. Jeśli nie jest to możliwe, konieczne jest przeprowadzenie obliczeń zgodnie ze wzorami trybu przejściowego.
1. Wartości są określone R l;
2. Określono rodzaje lokalnych rezystancji i ich równoważne długości. Zasuwy są instalowane na wylocie i wlocie kolektora, w punktach połączenia sieci dystrybucyjnych z głównymi, odgałęzieniami do konsumenta i konsumentów. Jeśli długość odgałęzienia jest mniejsza niż 25 m, dozwolone jest instalowanie zaworu tylko u konsumenta. Zawory sekcyjne są instalowane po 1 - 3 km. Oprócz zasuw możliwe są również inne opory lokalne - obroty, zmiany przekroju, trójniki, łączenie i rozgałęzianie przepływu itp.
Aby określić liczbę kompensatorów temperatury, długości odcinków są dzielone przez dopuszczalną odległość między stałymi podporami. Wynik jest zaokrąglany do najbliższej liczby całkowitej. Jeśli w sekcji znajdują się zwoje, można je wykorzystać do samokompensacji wydłużeń temperaturowych. W takim przypadku liczba kompensatorów zmniejsza się o liczbę zwojów.
5. Określana jest strata ciśnienia w obszarze. Do systemów zamkniętych Dp uch \u003d 2R l (l + l e).
W przypadku systemów otwartych wstępne obliczenia są przeprowadzane zgodnie z równoważnym natężeniem przepływu
W obliczeniach weryfikacyjnych określone liniowe straty ciśnienia są obliczane oddzielnie dla rurociągu zasilającego i powrotnego dla rzeczywistych przepływów.
, .
Pod koniec obliczeń hydraulicznych a wykres piezometryczny.
a. Wykres piezometryczny sieci ciepłowniczej
Na wykresie piezometrycznym rzeźba terenu, wysokość dołączonych budynków oraz ciśnienie w sieci są wykreślane w skali. Korzystając z tego wykresu, łatwo jest określić ciśnienie i ciśnienie dyspozycyjne w dowolnym punkcie sieci i systemów abonenckich.
Poziomą płaszczyzną odniesienia dla ciśnień jest poziom 1 - 1. Linia P1 - P4 - wykres ciśnień linii zasilającej. Linia O1 - O4 - wykres ciśnienia linii powrotnej. H o1 - pełne ciśnienie na kolektorze powrotnym źródła; Hsn - ciśnienie pompy sieciowej; st to całkowita wysokość podnoszenia pompy uzupełniającej lub całkowita statyczna wysokość podnoszenia w sieci ciepłowniczej; Hk - całkowite ciśnienie w t.K na rurze tłocznej pompy sieciowej; DHt - strata ciśnienia w zakładzie przygotowania ciepła; Np1 - pełne ciśnienie na kolektorze zasilającym, Np1 \u003d Hk - DHt. Dyspozycyjne ciśnienie wody sieciowej na kolektorze elektrociepłowni wynosi H1=Np1-No1. Ciśnienie w dowolnym punkcie sieci i jest oznaczane jako Npi, Hoi - łącznie głowy w rurociągach do przodu i do powrotu. Jeżeli wysokość geodezyjna w punkcie i wynosi Zi, to głowica piezometryczna w tym punkcie to Hpi - Zi, Hoi - Zi w linii prostej i rurociągi powrotne, odpowiednio. Dyspozycyjne ciśnienie w punkcie i jest różnicą między ciśnieniami piezometrycznymi w rurociągu dolotowym i powrotnym - Нpi - Hoi. Dostępne ciśnienie w TS w punkcie przyłączenia abonenta D wynosi H4 = Hp4 - No4.
Rys.6.2. Schemat (a) i wykres piezometryczny (b) dwururowej sieci ciepłowniczej
W sekcji 1 - 4 występuje strata ciśnienia w przewodzie zasilającym. W przewodzie powrotnym w sekcji 1 - 4 występuje strata ciśnienia . Podczas pracy pompy sieciowej ciśnienie Hst pompy zasilającej regulowane jest regulatorem ciśnienia do No1. Gdy pompa sieciowa zatrzymuje się, w sieci ustala się wysokość statyczna Hst, wytwarzana przez pompę uzupełniającą. W obliczeniach hydraulicznych rurociągu parowego profil rurociągu parowego można pominąć ze względu na niską gęstość pary. Na przykład spadek ciśnienia u abonentów zależy od schematu połączenia abonenta. Z mieszaniem windy D H e = 10 ... 15 m, z wejściem bez windy - D nb e = 2 ... 5 m, w obecności grzejników powierzchniowych D H n=5…10 m, z pompą mieszającą D H ns= 2…4 m.
Wymagania dotyczące reżimu ciśnienia w sieci ciepłowniczej:
b. w dowolnym punkcie układu ciśnienie nie może przekraczać maksymalnej dopuszczalnej wartości. Rurociągi systemu zaopatrzenia w ciepło są zaprojektowane na 16 atm, rurociągi systemów lokalnych - na ciśnienie 6-7 atm;
c. aby uniknąć wycieków powietrza w dowolnym punkcie systemu, ciśnienie musi wynosić co najmniej 1,5 atm. Ponadto warunek ten jest konieczny, aby zapobiec kawitacji pompy;
d. w dowolnym miejscu układu ciśnienie nie może być niższe niż ciśnienie nasycenia w danej temperaturze, aby zapobiec wrzeniu wody;
6.5. Cechy obliczeń hydraulicznych rurociągów parowych.
Średnica linii pary jest obliczana na podstawie dopuszczalnej straty ciśnienia lub dopuszczalnej prędkości pary. Gęstość pary w obliczonym odcinku jest wstępnie ustawiona.
Obliczanie dopuszczalnych strat ciśnienia.
Doceniać , a= 0,3...0,6. Zgodnie z (6.9) obliczana jest średnica rury.
Ustaw prędkość pary w rurze. Z równania na przepływ pary - G=wrF znajdź średnicę rury.
Według GOST wybiera się rurę o najbliższej średnicy wewnętrznej. Określono konkretne straty liniowe i rodzaje lokalnych rezystancji, oblicza się równoważne długości. Określa się ciśnienie na końcu rurociągu. Straty ciepła są obliczane w obszarze projektowym według znormalizowanych strat ciepła.
Qpot=q l l, gdzie q l- straty ciepła na jednostkę długości dla danej różnicy temperatur pary i środowisko z uwzględnieniem strat ciepła na podporach, zaworach itp. Jeśli q l określić bez uwzględnienia strat ciepła na podporach, zaworach itp., to
Qpot \u003d q l (tav - do) (1 + b), gdzie tav- średnia temperatura pary w okolicy, do- temperatura otoczenia w zależności od sposobu układania. Do układania na ziemi do = nie, do podziemnego układania bezkanałowego do = tgr(temperatura gruntu na głębokości układania), przy układaniu kanałów przelotowych i półprzepustowych do= 40 ... 50 0 C. Podczas układania w nieprzejezdnych kanałach do= 5 0 C. Na podstawie stwierdzonych strat ciepła określa się zmianę entalpii pary na odcinku oraz wartość entalpii pary na końcu odcinka.
Diuch=Qpot/D, ik=in - Diuch.
Na podstawie znalezionych wartości ciśnienia i entalpii pary na początku i końcu odcinka wyznacza się nową wartość średniej gęstości pary rav = (rn + rk)/2. Jeżeli nowa wartość gęstości różni się od poprzednio określonej o więcej niż 3%, to obliczenia weryfikacyjne są jednocześnie powtarzane z doprecyzowaniem i Rl.
a. Cechy obliczeń rurociągów kondensatu
Przy obliczaniu rurociągu kondensatu należy wziąć pod uwagę możliwe parowanie, gdy ciśnienie spada poniżej ciśnienia nasycenia (para wtórna), kondensacja pary z powodu strat ciepła i przepuszczanie pary za odwadniaczami. Ilość przepływającej pary zależy od charakterystyki odwadniacza. Ilość skroplonej pary zależy od strat ciepła i ciepła parowania. Ilość pary wtórnej zależy od średnich parametrów w obszarze projektowym.
Jeżeli kondensat jest bliski nasycenia, obliczenia należy przeprowadzić jak dla rurociągu parowego. Podczas transportu przechłodzonego kondensatu obliczenia przeprowadza się w taki sam sposób, jak w przypadku sieci wodociągowych.
b. Tryb ciśnienia sieci i wybór schematu wprowadzania abonenta.
1. Do normalnej pracy odbiorników ciepła ciśnienie w przewodzie powrotnym musi być wystarczające do napełnienia instalacji, Ho > DHms.
2. Ciśnienie w przewodzie powrotnym musi być poniżej dopuszczalnej wartości, po > dop.
3. Rzeczywiste ciśnienie dyspozycyjne na wejściu abonenta nie może być mniejsze niż wyliczone DHab DHcalc.
4. Ciśnienie w linii zasilającej musi być wystarczające do napełnienia instalacji lokalnej, Hp - DHab > Hms.
5. W trybie statycznym tj. podczas wyłączania pomp obiegowych nie może nastąpić opróżnianie systemu lokalnego.
6. Ciśnienie statyczne nie może przekraczać dopuszczalnego.
Ciśnienie statyczne to ciśnienie, które jest ustawiane po wyłączeniu pomp obiegowych. Poziom ciśnienia statycznego (ciśnienia) musi być wskazany na wykresie piezometrycznym. Wartość tego ciśnienia (ciśnienia) ustalana jest na podstawie ograniczenia wartości ciśnienia dla urządzenia grzewcze i nie może przekraczać 6 ati (60 m). Przy spokojnym terenie poziom ciśnienia statycznego może być taki sam dla wszystkich odbiorców. Przy dużych wahaniach terenu mogą występować dwa, ale nie więcej niż trzy poziomy statyczne.
Rys.6.3. Wykres ciśnień statycznych układu grzewczego
Rysunek 6.3 przedstawia wykres ciśnienia statycznego i schemat systemu zaopatrzenia w ciepło. Wysokość budynków A, B i C jest taka sama i równa 35 m. Jeżeli narysujesz linię ciśnienia statycznego 5 metrów nad budynkiem C, to budynki B i A znajdą się w strefie ciśnienia 60 i 80 m. możliwe są następujące rozwiązania.
7. Instalacje grzewcze budynków A są podłączone według schematu niezależnego, aw budynkach B i C - według schematu zależnego. W takim przypadku dla wszystkich budynków tworzona jest wspólna strefa statyczna. Podgrzewacze wodno-wodne będą pod ciśnieniem 80 m, co jest dopuszczalne pod względem wytrzymałości. Linia ciśnienia statycznego - S - S.
8. Instalacje grzewcze budynku C są podłączone według niezależnego schematu. W takim przypadku całkowitą wysokość statyczną można wybrać zgodnie z warunkami wytrzymałościowymi instalacji budynków A i B - 60 m. Ten poziom jest oznaczony linią M - M.
9. Instalacje grzewcze wszystkich budynków są połączone zgodnie ze schematem zależnym, ale strefa zaopatrzenia w ciepło jest podzielona na dwie części - jedną Poziom M-M dla budynków A i B, drugi na Poziom S-S dla budynku C. W tym celu między budynkami B i C zainstalowany jest zawór zwrotny 7 na linii bezpośredniej i pompa uzupełniająca górnej strefy 8 oraz regulator ciśnienia 10 na linii powrotnej. Określona wysokość statyczna w strefie C jest utrzymywana przez pompę doładowania w górnej strefie 8 i regulator doładowania 9. Ustawiona wysokość statyczna w dolnej strefie jest utrzymywana przez pompę 2 i regulator 6.
W trybie hydrodynamicznym sieci powyższe wymagania muszą być również przestrzegane w dowolnym punkcie sieci przy dowolnej temperaturze wody.
Rys.6.4. Wykreślanie wykresu ciśnień hydrodynamicznych systemu zaopatrzenia w ciepło
10. Budowa linii maksymalnych i minimalnych głowic piezometrycznych.
Linie dopuszczalnych ciśnień podążają za terenem, ponieważ zakłada się, że rurociągi układane są zgodnie z reliefem. Czytanie - z osi rury. Jeśli sprzęt ma znaczne wymiary na wysokości, minimalne ciśnienie liczone jest od górnego punktu, a maksymalne - od dolnego.
1.1. Linia Pmax to linia maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii zasilającej.
Dla kotłów szczytowych CWU maksymalna dopuszczalna wysokość mierzona jest od dolnego punktu kotła (przyjmuje się, że znajduje się na poziomie gruntu), a minimalna dopuszczalna wysokość mierzona jest od górnego kolektora kotła. Dopuszczalne ciśnienie dla kotłów stalowych 2,5 MPa. Uwzględniając straty, na wylocie z kotła przyjmuje się Hmax=220 m. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie w przewodzie zasilającym jest ograniczone wytrzymałością rurociągu (pmax=1,6 MPa). Dlatego na wejściu do linii zasilającej Hmax = 160 m.
a. Linia Omax to linia maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii powrotnej.
W zależności od stanu wytrzymałości podgrzewaczy woda-woda maksymalne ciśnienie nie powinno przekraczać 1,2 MPa. Dlatego maksymalna wysokość spadu wynosi 140 m. Spad dla instalacji grzewczych nie może przekraczać 60 m.
Minimalna dopuszczalna wysokość piezometryczna jest określona przez temperaturę wrzenia, która jest o 30 0 C wyższa od obliczonej temperatury na wylocie kotła.
b. Linia Pmin - linia minimalnej dopuszczalnej głowy w linii prostej
Minimalne dopuszczalne ciśnienie na wylocie z kotła określa się ze stanu niewrzącej w górnym punkcie - dla temperatury 180 0 C. Ustawiane jest na 107 m. Ze stanu niewrzącej wody o temperaturze 150 0 C, minimalna wysokość powinna wynosić 40 m.
1.4. Linia Omin to linia minimalnej dopuszczalnej wysokości w linii powrotnej. Z warunku niedopuszczalności przecieków powietrza i kawitacji pomp przyjęto min. spad 5 m.
Rzeczywiste linie ciśnieniowe w liniach do przodu i do tyłu w żadnym wypadku nie mogą wykraczać poza linie ciśnień maksymalnych i minimalnych.
Wykres piezometryczny daje pełny obraz działających głowic w trybach statycznym i hydrodynamicznym. Zgodnie z tymi informacjami wybiera się jedną lub inną metodę łączenia abonentów.
Rys.6.5. Wykres piezometryczny
Budynek 1. Dyspozycyjne ciśnienie powyżej 15 m, piezometryczne - poniżej 60 m. Istnieje możliwość podłączenia instalacji grzewczej wg schematu zależnego z windą.
Budynek 2. W tym przypadku również możesz złożyć wniosek schemat zależny, ale ponieważ ciśnienie w linii powrotnej jest mniejsze niż wysokość budynku w punkcie połączenia, konieczne jest zainstalowanie regulatora ciśnienia „dla siebie”. Różnica ciśnień na regulatorze musi być większa niż różnica między wysokością montażu a głowicą piezometryczną w przewodzie powrotnym.
Budynek 3. Spad statyczny w tym miejscu wynosi ponad 60 m. Najlepiej zastosować niezależny schemat.
Budynek 4. Dostępne ciśnienie w tym miejscu jest mniejsze niż 10 m. Dlatego winda nie będzie działać. Musisz zainstalować pompę. Jego ciśnienie musi być równe utracie ciśnienia w układzie.
Budynek 5. Konieczne jest zastosowanie niezależnego schematu - wysokość statyczna w tym miejscu wynosi ponad 60 m.
6.8. Tryb hydrauliczny sieci ciepłowniczych
Strata ciśnienia w sieci jest proporcjonalna do kwadratu przepływu
Korzystając ze wzoru na obliczanie strat ciśnienia, znajdujemy S.
.
Strata głowy w sieci jest zdefiniowana jako , gdzie .
Przy określaniu rezystancji całej sieci obowiązują następujące zasady.
1. Gdy elementy sieci są połączone szeregowo, ich rezystancje są sumowane S.
S S=S si.
11. Gdy elementy sieci są połączone równolegle, ich przewodnictwa są sumowane.
. .
Jednym z zadań obliczeń hydraulicznych TS jest określenie zużycia wody dla każdego abonenta i sieci jako całości. Zwykle znane: schemat sieci, rezystancja sekcji i abonentów, dostępne ciśnienie na kolektorze elektrociepłowni lub kotłowni.
Ryż. 6.6. Schemat sieci cieplnej
Oznaczać S I- S V - odcinki oporowe autostrady; S 1 – S 5 - opór subskrybentów wraz z oddziałami; V- całkowite zużycie wody w sieci, m 3 / s; Vm– zużycie wody przez instalację abonencką m; SI-5– rezystancja elementów sieci od odcinka I do gałęzi 5; SI-5=S ja + S 1-5, gdzie S 1-5 - całkowity opór abonentów 1-5 z odpowiednimi oddziałami.
Przepływ wody przez instalację 1 wyznacza się z równania
, W związku z tym .
Do instalacji wewnętrznej 2
. Różnicę w kosztach znajdujemy z równania
, gdzie . Stąd
.
Za ustawienie 3 otrzymujemy
Rezystancja sieci ciepłowniczej ze wszystkimi oddziałami od abonenta 3 do ostatniego abonenta 5 włącznie; , - wytrzymałość III odcinka autostrady.
Dla niektórych m-ty konsument z n względny przepływ wody znajduje się we wzorze
. Za pomocą tego wzoru można znaleźć przepływ wody przez dowolną instalację abonencką, jeśli znany jest całkowity przepływ w sieci i opór odcinków sieci.
12. Względny przepływ wody przez instalację abonencką zależy od rezystancji sieci i instalacji abonenckich i nie zależy od bezwzględnej wartości przepływu wody.
13. Jeśli jest podłączony do sieci n abonentów, to stosunek zużycia wody przez instalacje d oraz m, gdzie d < m, zależy tylko od rezystancji układu, zaczynając od węzła d do końca sieci i nie zależy od odporności sieci na węzeł d.
Jeśli opór zmieni się na dowolnym odcinku sieci, wszyscy abonenci znajdujący się między tym odcinkiem a punktem końcowym sieci zmienią proporcjonalnie przepływ wody. W tej części sieci wystarczy określić stopień zmiany zużycia tylko jednego abonenta. Gdy zmienia się opór dowolnego elementu sieci, zmienia się natężenie przepływu zarówno w sieci, jak i dla wszystkich odbiorców, co prowadzi do niewspółosiowości. Błędy w sieci są odpowiednie i proporcjonalne. Z odpowiednim niedopasowaniem zbiega się znak zmiany kosztów. Przy proporcjonalnym niewspółosiowości stopień zmiany kosztów jest zbieżny.
Ryż. 6.7. Zmiana ciśnienia w sieci, gdy jeden z odbiorców jest wyłączony
Jeżeli abonent X zostanie odłączony od sieci ciepłowniczej, to sumaryczna rezystancja sieci wzrośnie (połączenie równoległe). Zmniejszy się przepływ wody w sieci, zmniejszy się strata ciśnienia między stacją a abonentem X. Dlatego wykres ciśnienia (linia przerywana) będzie przebiegał płynniej. Dyspozycyjne ciśnienie w punkcie X wzrośnie, więc przepływ w sieci od abonenta X do punktu końcowego sieci wzrośnie. Dla wszystkich abonentów od punktu X do punktu końcowego stopień zmiany przepływu będzie taki sam - proporcjonalna niewspółosiowość.
Dla abonentów między stacją a punktem X stopień zmiany zużycia będzie inny. Minimalny stopień zmiany zużycia będzie u pierwszego abonenta bezpośrednio na stacji - f=1. Oddalając się od stacji f > 1 i wzrasta. Jeżeli zmieni się ciśnienie dyspozycyjne na stacji, to całkowite zużycie wody w sieci, jak również zużycie wody przez wszystkich abonentów, zmieni się proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego ciśnienia dyspozycyjnego na stacji.
6.9. odporność sieci.
Całkowita przewodność sieci
, W związku z tym
.
podobnie
oraz
. Obliczenie rezystancji sieci odbywa się od najbardziej oddalonego abonenta.
a. Włączenie podstacji pompowych.
Przepompownie mogą być instalowane na rurociągach zasilających, powrotnych,
a także na zworki między nimi. Budowa podstacji spowodowana jest niekorzystnym ukształtowaniem terenu, dużą odległością transmisji, koniecznością zwiększenia przepustowości itp.
a). Montaż pompy na przewodach zasilających lub powrotnych.
Rys.6.8. Montaż pompy w linii zasilającej lub szeregowej (praca szeregowa)
Podczas instalowania węzła pompowego (NP) na przewodach zasilających lub powrotnych zmniejsza się zużycie wody dla odbiorców znajdujących się między stacją a NP, a dla odbiorców po NP wzrasta. W obliczeniach uwzględnia się pompę jako pewien opór hydrauliczny. Obliczenie reżimu hydraulicznego sieci z NP odbywa się metodą kolejnych przybliżeń.
Ustawiona przez ujemną wartość oporu hydraulicznego pompy
Oblicz opór w sieci, zużycie wody w sieci i u odbiorców
Natężenie przepływu wody oraz ciśnienie pompy i jej opór są określone przez (*).
Rys.6.10. Ogólna charakterystyka pomp połączonych szeregowo i równolegle
Gdy pompy są połączone równolegle, całkowitą charakterystykę uzyskuje się przez zsumowanie odciętych charakterystyk. Gdy pompy są połączone szeregowo, ogólną charakterystykę uzyskuje się przez zsumowanie rzędnych charakterystyk. Stopień zmiany zasilania, gdy pompy są połączone równolegle, zależy od rodzaju charakterystyki sieci. Im niższy opór sieci, tym wydajniejsze połączenie równoległe i na odwrót.
Rys.6.11. Równoległe połączenie pomp
Gdy pompy są połączone szeregowo, całkowite zaopatrzenie w wodę jest zawsze większe niż zaopatrzenie w wodę przez każdą z pomp z osobna. Im większa rezystancja sieci, tym wydajniejsze połączenie szeregowe pomp.
b). Montaż pompy na zworki między przewodem zasilającym i powrotnym.
Podczas montażu pompy na zworki reżim temperaturowy przed i po NP to nie to samo.
Aby zbudować całkowitą charakterystykę dwóch pomp, charakterystyka pompy A jest najpierw przenoszona do węzła 2, gdzie zainstalowana jest pompa B (patrz rys. 6.12). Na podanej charakterystyce pompy A2 - 2 ciśnienia przy dowolnym natężeniu przepływu są równe różnicy między rzeczywistym ciśnieniem tej pompy a spadkiem ciśnienia w sieci C przy tym samym natężeniu przepływu.
. Po doprowadzeniu charakterystyk pomp A i B do tego samego wspólnego węzła, są one dodawane zgodnie z zasadą sumowania pomp pracujących równolegle. Gdy jedna pompa B pracuje, ciśnienie w węźle 2 jest równe przepływowi wody. Po podłączeniu drugiej pompy A ciśnienie w węźle 2 wzrasta do , a całkowity przepływ wody wzrasta do V>. Jednak bezpośrednie zasilanie pompy B jest zredukowane do .
Rys.6.12. Budowa charakterystyki hydraulicznej systemu z dwiema pompami w różnych węzłach
a. Praca sieciowa z dwoma zasilaczami
Jeżeli pojazd jest zasilany kilkoma źródłami ciepła, to na głównych liniach znajdują się punkty zbiegu przepływów wody z różnych źródeł. Położenie tych punktów zależy od rezystancji pojazdu, rozkładu obciążenia wzdłuż magistrali oraz ciśnienia dyspozycyjnego na kolektorach CHP. Zwykle podaje się całkowite zużycie wody w takich sieciach.
Rys.6.13. Schemat pojazdu zasilanego z dwóch źródeł
Punkt zlewny znajduje się w następujący sposób. Są one ustalane przez arbitralne wartości przepływu wody na odcinkach autostrady w oparciu o I prawo Kirchhoffa. Reszty głowy są wyznaczane na podstawie II prawa Kirchhoffa. Jeżeli przy zadanym rozkładzie przepływu, zlewnia zostanie wybrana w t.K, to drugie równanie Kirchhoffa zostanie zapisane w postaci - spadek ciśnienia u odbiorcy m+1 przy zasilaniu ze stacji B. lub .
2. Zgodnie z równaniem (*) obliczany jest drugi.
3. Oblicz opory sieci i strumienie wody dostarczanej ze stacji A i B.
4. Oblicz zużycie wody u konsumenta - i.
5. Warunek jest sprawdzany
, .
a. Sieć pierścieniowa.
Sieć pierścieniową można uznać za sieć z dwoma zasilaczami o równych głowicach pomp sieciowych. Położenie punktu zlewni w przewodach zasilających i powrotnych jest takie samo, jeśli rezystancje przewodu zasilającego i powrotnego są takie same i nie ma pomp wspomagających. W przeciwnym razie położenie punktu zlewni w przewodach zasilających i powrotnych należy określić osobno. Instalacja pompy wspomagającej prowadzi do przesunięcia punktu zlewni tylko w linii, na której jest zainstalowana.
Rys.6.15. Schemat ciśnienia w sieci pierścieniowej
W tym przypadku WŁ = HB.
b. Włączanie stacji pompowych w sieci z dwoma zasilaczami
Aby ustabilizować reżim ciśnienia w obecności pompy wspomagającej na jednej ze stacji, ciśnienie w kolektorze dolotowym jest utrzymywane na stałym poziomie. Ta stacja nazywa się stała, pozostałe stacje nazywane są wolnymi. Po zainstalowaniu pompy wspomagającej ciśnienie w kolektorze dolotowym stacji wolnej zmienia się o .
a. Tryb hydrauliczny otwartych systemów zaopatrzenia w ciepło
Główną cechą trybu hydraulicznego otwartych systemów zaopatrzenia w ciepło jest to, że w przypadku poboru wody przepływ wody w linii powrotnej jest mniejszy niż w linii zasilającej. W praktyce różnica ta jest równa poborowi wody.
Rys.6.18. Wykres piezometryczny układu otwartego
Krzywa piezometryczna linii zasilającej pozostaje stała dla każdego wyjścia z linii powrotnej, ponieważ przepływ w linii zasilającej jest utrzymywany na stałym poziomie za pomocą regulatorów przepływu na wlotach abonenckich. Wraz ze wzrostem poboru wody przepływ w linii powrotnej maleje, a krzywa piezometryczna linii powrotnej staje się bardziej płaska. Gdy pobór jest równy przepływowi w przepływie, przepływ na powrocie wynosi zero, a krzywa piezometryczna przewodu powrotnego staje się pozioma. Przy tych samych średnicach linii bezpośrednich i powrotnych oraz braku poboru wody, wykresy głowic w liniach bezpośrednich i powrotnych są symetryczne. W przypadku braku poboru wody do zaopatrzenia w ciepłą wodę, zużycie wody jest równe szacunkowemu zużyciu ciepła - V.
Z równania (***) można znaleźć f.
1. Gdy z linii zasilającej pobierana jest CWU, przepływ przez system grzewczy spada. Podczas analizowania z odwróconej linii rośnie. Na b=0,4 przepływ wody przez instalację grzewczą jest równy obliczonej.
2. Stopień zmiany przepływu wody przez instalację grzewczą -
3. Stopień zmiany przepływu wody przez instalację grzewczą jest tym większy, im mniejszy opór instalacji.
Zwiększenie poboru CWU może doprowadzić do sytuacji, w której cała woda po instalacji grzewczej trafi do poboru CWU. W takim przypadku przepływ wody w rurociągu powrotnym będzie równy zero.
Z (***): , gdzie (****)
Strona 1
Obliczenia hydrauliczne to niezbędny element projektowanie sieci cieplnych.
Zadanie obliczeń hydraulicznych obejmuje:
1. Wyznaczanie średnic rurociągów,
2. Wyznaczenie spadku ciśnienia w sieci,
3. Ustalenie wielkości ciśnienia (ciśnienia) w różnych punktach sieci,
4. Koordynacja ciśnień w różnych punktach układu w statycznych i dynamicznych trybach jego pracy,
5. Ustalenie niezbędnych charakterystyk pomp obiegowych, wspomagających i uzupełniających, ich liczby i lokalizacji.
6. Określenie sposobów podłączenia wejść abonenckich do sieci ciepłowniczej.
7. Dobór schematów i urządzeń do automatycznego sterowania.
8. Identyfikacja racjonalnych trybów działania.
Obliczenia hydrauliczne przeprowadza się w następującej kolejności:
1) w części graficznej projektu rysuje się plan ogólny dzielnicy miasta w skali 1:10000, zgodnie z zadaniem stosuje się lokalizację źródła ciepła (IT);
2) pokazać schemat sieci ciepłowniczej od IT do każdego osiedla;
3) do obliczeń hydraulicznych sieci ciepłowniczej na trasie rurociągu wybiera się z reguły główną linię projektową od źródła ciepła do najbardziej oddalonej jednostki grzewczej;
4) na schemacie obliczeniowym wskazać numery odcinków, ich długości, ustalone zgodnie z planem ogólnym, z uwzględnieniem przyjętej skali, oraz szacunkowy przepływ wody;
5) na podstawie natężeń przepływu chłodziwa i koncentrując się na określonej stracie ciśnienia do 80 Pa / m, wyznaczyć średnice rurociągów na odcinkach magistrali;
6) zgodnie z tabelami określić właściwą stratę ciśnienia i prędkość chłodziwa (wstępne obliczenia hydrauliczne);
7) obliczyć gałęzie zgodnie z dostępnym spadkiem ciśnienia; w tym przypadku strata ciśnienia nie powinna przekraczać 300 Pa / m, prędkość chłodziwa - 3,5 m / s;
8) narysować schemat rurociągów, rozmieścić zawory odcinające, wsporniki stałe, kompensatory i inne urządzenia; odległości między podporami stałymi dla odcinków o różnych średnicach określane są na podstawie danych w tabeli 2;
9) na podstawie lokalnych oporów wyznaczyć długości zastępcze dla każdego odcinka i obliczyć długość zredukowaną ze wzoru:
10) obliczyć straty ciśnienia w przekrojach z wyrażenia
,
Gdzie α jest współczynnikiem uwzględniającym udział strat ciśnienia przy lokalnych rezystancjach;
∆ptr to spadek ciśnienia spowodowany tarciem na odcinku sieci ciepłowniczej.
Ostateczne obliczenia hydrauliczne różnią się od wstępnych tym, że spadek ciśnienia spowodowany lokalnymi oporami jest uwzględniony dokładniej, tj. po rozmieszczeniu kompensatorów i armatury odcinającej. Kompensatory dławnicowe stosuje się dla d ≤ 250 mm, dla mniejszych średnic - kompensatory w kształcie litery U.
Obliczenia hydrauliczne wykonywane są dla rurociągu zasilającego; średnicę rurociągu powrotnego i spadek ciśnienia w nim przyjmuje się jako takie same jak w rurociągu zasilającym (punkt 8.5).
Zgodnie z paragrafem 8.6 najmniejszą średnicę wewnętrzną rur należy przyjąć w sieciach grzewczych co najmniej 32 mm, a dla rurociągów cyrkulacyjnych ciepłej wody - co najmniej 25 mm.
Wstępne obliczenia hydrauliczne rozpoczynają się od ostatniego odcinka od źródła ciepła i są podsumowane w Tabeli 1.
Tabela 6 - Wstępne obliczenia hydrauliczne
numer działki |
lpr=lx (1+α), m |
∆Р=Rхlpr, Pa | |||||||
AUTOSTRADA |
|||||||||
ODDZIAŁ ROZLICZENIOWY |
|||||||||
∑∆Obrót = |
Wady_6.doc
6. OBLICZENIA HYDRAULICZNE SIECI CIEPLNEJ
Zadanie obliczeń hydraulicznych obejmuje:Określanie średnicy rurociągów;
Wyznaczanie spadku ciśnienia (ciśnienia);
Wyznaczanie ciśnień (głowic) w różnych punktach sieci;
Koordynacja wszystkich punktów sieci w trybie statycznym i dynamicznym w celu zapewnienia akceptowalnych i wymaganych ciśnień w sieci i systemach abonenckich. Zgodnie z wynikami obliczeń hydraulicznych można rozwiązać następujące zadania.
Określenie kosztów kapitałowych, zużycia metalu (rur) i głównego zakresu prac przy układaniu sieci ciepłowniczej.
Wyznaczanie charakterystyk pomp obiegowych i uzupełniających.
Określenie warunków pracy sieci ciepłowniczej i wybór schematów łączenia abonentów.
Wybór automatyki dla sieci ciepłowniczej i abonentów.
Rozwój trybów pracy.
6.1. Schematy i konfiguracje sieci ciepłowniczych
Schemat sieci ciepłowniczej (TS) zależy od rozmieszczenia źródeł ciepła w odniesieniu do obszaru zużycia, charakteru obciążenia cieplnego i rodzaju nośnika ciepła. Określona długość sieci parowych na jednostkę obliczonego obciążenia cieplnego jest niewielka, ponieważ odbiorcy pary - z reguły odbiorcy przemysłowi - znajdują się w niewielkiej odległości od źródła ciepła.
Trudniejszym zadaniem jest wybór schematu sieci podgrzewania wody ze względu na dużą długość, dużą liczbę abonentów. Pojazdy wodne są mniej trwałe niż parowe ze względu na większą korozję, bardziej podatne na wypadki ze względu na dużą gęstość wody.
Rys.6.1. Jednoliniowa sieć komunikacyjna dwururowej sieci ciepłowniczej
Sieci wodociągowe dzielą się na sieci główne i dystrybucyjne. Poprzez główne sieci płyn chłodzący jest dostarczany ze źródeł ciepła do obszarów zużycia. Poprzez sieci dystrybucyjne woda dostarczana jest do grupowych i lokalnych punktów ciepłowniczych (GTP i MTP) oraz do abonentów. Abonenci rzadko łączą się bezpośrednio z sieciami szkieletowymi. W punktach przyłączenia sieci dystrybucyjnej do głównych instalowane są komory sekcyjne z zaworami. Zawory sekcyjne w sieciach głównych są zwykle instalowane po 2 ... 3 km. Dzięki zamontowaniu zaworów sekcyjnych zmniejsza się straty wody podczas wypadków samochodowych. Dystrybucja i główne TS o średnicy mniejszej niż 700 mm są zwykle wykonywane w ślepym zaułku. W razie wypadku na większości terytorium kraju dopuszcza się przerwę w dostawie ciepła do budynków do 24 godzin. Jeśli przerwa w dostawie ciepła jest niedopuszczalna, konieczne jest zapewnienie duplikacji lub pętli zwrotnej TS.
Przy zaopatrywaniu dużych miast w ciepło z kilku elektrociepłowni wskazane jest zapewnienie wzajemnego blokowania elektrociepłowni poprzez podłączenie ich sieci do połączeń blokujących. W tym przypadku uzyskuje się pierścieniową sieć ciepłowniczą z kilkoma źródłami zasilania. Taki schemat ma wyższą niezawodność, zapewnia przenoszenie rezerwujących przepływów wody w przypadku wypadku w dowolnym odcinku sieci. Gdy średnice sieci wychodzącej ze źródła ciepła wynoszą 700 mm lub mniej, zwykle stosuje się schemat promieniowy sieci ciepłowniczej ze stopniowym zmniejszaniem średnicy rury w miarę oddalania się od źródła i zmniejszania podłączonego obciążenia. Taka sieć jest najtańsza, ale w razie wypadku dopływ ciepła do abonentów zostaje wstrzymany.
Rys.6.2. Pierścieniowa sieć ciepłownicza z trzech elektrociepłowni Rys.6.3. Radialna sieć ciepłownicza
^
6.2. Główne obliczone zależności
| Jednowymiarowy, ustalony ruch płynu w rurze (patrz rys. 6.4) jest opisany równaniem Bernoulliego
Z 1 , Z 2 - geometryczna wysokość osi rury w odcinkach 1 i 2; w 1 i w 2 – prędkości ruchu płynów w odcinkach 1 i 2; p 1 i p 2 – ciśnienie płynu na osi rury w odcinkach 1 i 2; D p- spadek ciśnienia w segmencie 1-2; g- przyspieszenie wolne |
Rys.6.4. Schemat ruchu płynu w rurze
spadek. Równanie Bernoulliego można zapisać dla głów, dzieląc obie części przez g.Prędkość płynu w rurociągach jest niska, więc można pominąć energię kinetyczną przepływu. Wyrażenie H=p/r g nazywana jest głowicą piezometryczną, a suma wysokości Z i głowicy piezometrycznej nazywana jest głowicą całkowitą.
H 0 =Zp/rg = ZH.(6.1)
Spadek ciśnienia w rurze jest sumą liniowych strat ciśnienia i strat ciśnienia spowodowanych lokalnymi oporami hydraulicznymi.
D p= D p l D p m. (6.2)
W rurociągach D p l = R ja L, gdzie R l jest specyficznym spadkiem ciśnienia, tj. spadek ciśnienia na jednostkę długości rury, określony wzorem d „Arcy.
. (6.3)
Współczynnik oporu hydraulicznego l zależy od reżimu przepływu płynu i bezwzględnej równoważnej chropowatości ścian rur do mi. W obliczeniach możesz przyjąć następujące wartości do uh - w przewodach parowych do e = 0,2 mm; w sieciach wodnych do e=0,5 mm; w rurociągach kondensatu i instalacjach ciepłej wody do e \u003d 1 mm.
Do laminarnego przepływu płynu w rurze ( Odnośnie < 2300)
. (6.4)
W regionie przejściowym 2300< Odnośnie < 4000
. (6.5)
Na
. (6.6)
Zwykle w sieciach ciepłowniczych Odnośnie > Odnośnie pr, zatem (6.3) można sprowadzić do postaci
, gdzie
. (6.7)
Straty ciśnienia przy lokalnych rezystancjach są określone wzorem
. (6.8)
Wartości współczynnika lokalnego oporu hydraulicznego x są podane w podręcznikach. W obliczeniach hydraulicznych można uwzględnić straty ciśnienia spowodowane lokalnymi oporami na długości równoważnej.
.
Następnie , gdzie =
ja równ /
ja to udział lokalnych strat ciśnienia.
^
6.3. Procedura obliczeń hydraulicznych
Zwykle w obliczeniach hydraulicznych ustawia się natężenie przepływu chłodziwa i całkowity spadek ciśnienia w sekcji. Wymagane jest znalezienie średnicy rurociągu. Kalkulacja składa się z dwóch etapów - wstępnego i weryfikacji.
Oszacowanie.
Ustawiany przez udział lokalnych spadków ciśnienia a=0,3...0,6.
Oszacuj określoną stratę ciśnienia
. Jeżeli spadek ciśnienia w przekroju nie jest znany, to są one podawane przez wartość R ja< 20...30 Па/м.
Obliczyć średnicę rurociągu z warunków pracy w trybie turbulentnym Dla sieci ciepłowniczych przyjmuje się gęstość 975 kg/m 3 .
, (6.9)
gdzie r jest średnią gęstością wody w tym obszarze. Zgodnie ze znalezioną wartością średnicy rura o najbliższej średnicy wewnętrznej jest wybierana zgodnie z GOST. Wybierając rurę, wskaż albo d y i d, lub d n i d.
Kalkulacja weryfikacyjna.
W przypadku odcinków końcowych należy sprawdzić tryb jazdy. Jeśli okaże się, że tryb ruchu jest przejściowy, wówczas, jeśli to możliwe, konieczne jest zmniejszenie średnicy rury. Jeśli nie jest to możliwe, konieczne jest przeprowadzenie obliczeń zgodnie ze wzorami trybu przejściowego.
Następnie wartości są korygowane R l, określone są rodzaje lokalnych rezystancji i ich równoważne długości. Zasuwy są instalowane na wylocie i wlocie kolektora, w punktach połączenia sieci dystrybucyjnych z głównymi, odgałęzieniami do konsumenta i konsumentów. Jeśli długość odgałęzienia jest mniejsza niż 25 m, dozwolone jest instalowanie zaworu tylko u konsumenta. Zawory sekcyjne są instalowane po 1 ... 3 km. Oprócz zasuw możliwe są również inne opory lokalne - obroty, zmiany przekroju, trójniki, łączenie i rozgałęzianie przepływu itp.
Aby określić liczbę kompensatorów temperatury, długości odcinków są dzielone przez dopuszczalną odległość między stałymi podporami. Wynik jest zaokrąglany do najbliższej liczby całkowitej. Jeśli w sekcji znajdują się zwoje, można je wykorzystać do samokompensacji wydłużeń temperaturowych. W takim przypadku liczba kompensatorów zmniejsza się o liczbę zwojów.
Określana jest strata ciśnienia w obszarze. Do systemów zamkniętych Dp ucho =2 R ja (ja ja uh ). W przypadku systemów otwartych wstępne obliczenia są przeprowadzane zgodnie z równoważnym natężeniem przepływu
W obliczeniach weryfikacyjnych określone liniowe straty ciśnienia są obliczane oddzielnie dla rurociągu zasilającego i powrotnego dla rzeczywistych przepływów.
,
.
Pod koniec obliczeń hydraulicznych budowany jest wykres piezometryczny.
^
6.4. Wykres piezometryczny sieci ciepłowniczej
Na wykresie piezometrycznym teren, wysokość dołączonych budynków oraz ciśnienie w sieci są wykreślane w skali. Korzystając z tego wykresu, łatwo jest określić ciśnienie i ciśnienie dyspozycyjne w dowolnym punkcie sieci i systemów abonenckich.
Poziom 1 - 1 jest przyjmowany jako pozioma płaszczyzna odczytu ciśnienia (patrz rys. 6.5). Linia P1 - P4 - wykres ciśnienia linii zasilającej. Linia O1 - O4 - wykres ciśnienia linii powrotnej. H o1 to całkowite ciśnienie na kolektorze powrotnym źródła; Hсн - ciśnienie pompy sieciowej; H st to całkowita wysokość podnoszenia pompy uzupełniającej lub całkowita wysokość podnoszenia statycznego w sieci grzewczej; H do- pełne ciśnienie w t.K na rurze tłocznej pompy sieciowej; D H m jest stratą ciśnienia w zakładzie przygotowania ciepła; H p1 - pełne ciśnienie na kolektorze zasilającym, H n1 = H do - D H t. Dyspozycyjne ciśnienie wody sieciowej na kolektorze CHPP H 1 =H p1 - H o1 . Ciśnienie w dowolnym punkcie sieci i oznaczony jako H n ja , H oi - całkowite ciśnienie w rurociągu dolotowym i powrotnym. Jeśli wysokość geodezyjna w punkcie i jest Z i , wtedy ciśnienie piezometryczne w tym punkcie wynosi H Liczba Pi - Z i , H o ja – Z i odpowiednio w rurociągu do przodu i do tyłu. Dostępne ciśnienie w punkcie i to różnica ciśnień piezometrycznych w rurociągu dolotowym i powrotnym - H Liczba Pi - H ja. Dyspozycyjne ciśnienie w sieci ciepłowniczej w punkcie przyłączenia abonenta D wynosi H 4 = H p4 - H o4 .
Rys.6.5. Schemat (a) i wykres piezometryczny (b) dwururowej sieci ciepłowniczej
Na linii zasilającej w sekcji 1 - 4 występuje spadek ciśnienia
. W przewodzie powrotnym w sekcji 1 - 4 występuje strata ciśnienia
. Podczas pracy pompy sieciowej ciśnienie ^H st pompy zasilającej jest regulowany przez regulator ciśnienia do H o1 . Gdy pompa sieciowa zatrzymuje się, w sieci ustawiana jest statyczna głowica H st., opracowany przez pompę do makijażu.
W obliczeniach hydraulicznych rurociągu parowego profil rurociągu parowego można pominąć ze względu na niską gęstość pary. Na przykład spadek ciśnienia u abonentów
, zależy od schematu połączenia abonenta. Z mieszaniem windy ^H e \u003d 10 ... 15 m, z wejściem bez windy - n be =2…5 m, w obecności grzejników powierzchniowych H n = 5 ... 10 m, z mieszaniem pompowym H ns = 2…4 m.
Wymagania dotyczące reżimu ciśnienia w sieci ciepłowniczej:
W żadnym punkcie systemu ciśnienie nie może przekraczać maksymalnej dopuszczalnej wartości. Rurociągi systemu zaopatrzenia w ciepło są zaprojektowane na 16 atm, rurociągi systemów lokalnych - na ciśnienie 6 ... 7 atm;
Aby uniknąć wycieków powietrza w dowolnym punkcie systemu, ciśnienie musi wynosić co najmniej 1,5 atm. Ponadto warunek ten jest konieczny, aby zapobiec kawitacji pompy;
W dowolnym miejscu układu ciśnienie nie może być niższe niż ciśnienie nasycenia w danej temperaturze, aby zapobiec wrzeniu wody.
^
6.5. Cechy obliczeń hydraulicznych rurociągów parowych
Średnica linii pary jest obliczana na podstawie dopuszczalnej straty ciśnienia lub dopuszczalnej prędkości pary. Gęstość pary w obliczonym odcinku jest wstępnie ustawiona.
Przy obliczaniu dopuszczalnej straty ciśnienia jest ona szacowana
, = 0,3...0,6. Zgodnie z (6.9) obliczana jest średnica rury.
Podczas obliczania zgodnie z dopuszczalną prędkością pary określana jest prędkość pary w rurze. Z równania przepływu pary
znajdź średnicę rury.
Według GOST wybiera się rurę o najbliższej średnicy wewnętrznej. Określono konkretne straty liniowe i rodzaje lokalnych rezystancji, oblicza się równoważne długości. Określa się ciśnienie na końcu rurociągu. Straty ciepła są obliczane w obszarze projektowym według znormalizowanych strat ciepła.
Q pot = q ja ja, gdzie q l - strata ciepła na jednostkę długości przy danej różnicy temperatur pomiędzy parą a otoczeniem z uwzględnieniem strat ciepła na podporach, zaworach itp. Jeśli q l określa się bez uwzględnienia strat ciepła na podporach, zaworach itp., to Q pot = q ja (t Poślubić – t o )( 1 ), gdzie t Z p to średnia temperatura pary w okolicy, t o - temperatura otoczenia w zależności od sposobu układania. Do układania na ziemi t o= t n o , z podziemnym układaniem bezkanałowym t o= t gr (temperatura gruntu na głębokości układania), przy układaniu kanałów przelotowych i półprzepustowych t o = 40 ... 50 0 C. Przy układaniu w nieprzejezdnych kanałach t o = 5 0 C. Na podstawie stwierdzonych strat ciepła określa się zmianę entalpii pary na odcinku oraz wartość entalpii pary na końcu odcinka.
Di ucho = Q pot / D, i do = i n – Di ucho .
Na podstawie znalezionych wartości ciśnienia i entalpii pary na początku i końcu odcinka wyznacza się nową wartość średniej gęstości pary rav = ( r n
r do )/2
. Jeżeli nowa wartość gęstości różni się od poprzednio określonej o więcej niż 3%, to obliczenia weryfikacyjne są jednocześnie powtarzane z doprecyzowaniem i R l.
^
6.6. Cechy obliczeń rurociągów kondensatu
Przy obliczaniu rurociągu kondensatu należy wziąć pod uwagę możliwe parowanie, gdy ciśnienie spada poniżej ciśnienia nasycenia (para wtórna), kondensacja pary z powodu strat ciepła i przepuszczanie pary za odwadniaczami. Ilość przepływającej pary zależy od charakterystyki odwadniacza. Ilość skroplonej pary zależy od strat ciepła i ciepła parowania. Ilość pary wtórnej zależy od średnich parametrów w obszarze projektowym.
Jeżeli kondensat jest bliski nasycenia, obliczenia należy przeprowadzić jak dla rurociągu parowego. Podczas transportu przechłodzonego kondensatu obliczenia przeprowadza się w taki sam sposób, jak w przypadku sieci wodociągowych.
^
6.7. Tryb ciśnienia sieci i wybór schematu wprowadzania abonenta
Ciśnienie statyczne to ciśnienie, które jest ustawiane po wyłączeniu pomp obiegowych. Poziom ciśnienia statycznego (ciśnienia) musi być wskazany na wykresie piezometrycznym. Wartość tego ciśnienia (ciśnienia) ustalana jest na podstawie ciśnienia granicznego dla urządzeń grzewczych i nie powinna przekraczać 6 atm (60 m). Przy spokojnym terenie poziom ciśnienia statycznego może być taki sam dla wszystkich odbiorców. Przy dużych wahaniach terenu mogą występować dwa, ale nie więcej niż trzy poziomy statyczne.
Rysunek 6.6 przedstawia wykres ciśnienia statycznego i schemat systemu zaopatrzenia w ciepło. Wysokość budynków A, B i C jest taka sama i równa 35 m. Jeżeli narysujesz linię ciśnienia statycznego 5 metrów nad budynkiem C, to budynki B i A znajdą się w strefie ciśnienia 60 i 80 m. możliwe są następujące rozwiązania.
Instalacje grzewcze budynków A są połączone według schematu niezależnego, aw budynkach B i C - według schematu zależnego. W takim przypadku dla wszystkich budynków tworzona jest wspólna strefa statyczna. Podgrzewacze wodno-wodne będą pod ciśnieniem 80 m, co jest dopuszczalne pod względem wytrzymałości. Linia ciśnienia statycznego - S - S.
Instalacje grzewcze budynku C są połączone według niezależnego schematu. W takim przypadku całkowitą wysokość statyczną można wybrać zgodnie z warunkami wytrzymałościowymi instalacji budynków A i B - 60 m. Ten poziom jest oznaczony linią M - M.
Instalacje grzewcze wszystkich budynków są połączone według schematu zależnego, ale strefa dostarczania ciepła jest podzielona na dwie części - jedną na poziomie M-M dla budynków A i B, drugą na poziomie S-S dla budynku C. Aby to zrobić, zawór zwrotny 7 jest zainstalowany pomiędzy budynkami B i C w linii prostej, a pompa uzupełniająca górnej strefy 8 i regulator ciśnienia 10 na linii powrotnej. Określona wysokość statyczna w strefie C jest utrzymywana przez pompę doładowania w górnej strefie 8 i regulator doładowania 9. Ustawiona wysokość statyczna w dolnej strefie jest utrzymywana przez pompę 2 i regulator 6.
Rys.6.6. Wykres ciśnień statycznych układu grzewczego
W trybie hydrodynamicznym sieci powyższe wymagania muszą być również przestrzegane w dowolnym punkcie sieci przy dowolnej temperaturze wody.
Linie dopuszczalnych ciśnień podążają za terenem, ponieważ zakłada się, że rurociągi układane są zgodnie z reliefem. Czytanie - z osi rury. Jeśli sprzęt ma znaczne wymiary na wysokości, minimalne ciśnienie liczone jest od górnego punktu, a maksymalne - od dolnego.
Linia P max jest linią maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii zasilającej.W przypadku kotłów szczytowych CWU maksymalne dopuszczalne ciśnienie jest mierzone od dolnego punktu kotła (przyjmuje się, że znajduje się na poziomie gruntu), a minimalne dopuszczalne ciśnienie pochodzi z górnego kolektora kotła. Dopuszczalne ciśnienie dla kotłów stalowych 2,5 MPa. Uwzględniając straty pobierane na wylocie kotła H max =220 m. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie w linii zasilającej jest ograniczone wytrzymałością rurociągu ( R maks. =1,6 MPa). Dlatego przy wejściu do linii zasilającej H max =160m.
Rys.6.7. Wykreślanie wykresu ciśnień hydrodynamicznych systemu zaopatrzenia w ciepło
Linia O max - linia maksymalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii powrotnej. W zależności od stanu wytrzymałości podgrzewaczy woda-woda maksymalne ciśnienie nie powinno przekraczać 1,2 MPa. Dlatego maksymalna wysokość spadu wynosi 140 m. Spad dla instalacji grzewczych nie może przekraczać 60 m.
Minimalna dopuszczalna wysokość piezometryczna jest określona przez temperaturę wrzenia, która jest o 30 0 C wyższa od obliczonej temperatury na wylocie kotła. Linia P min - linia minimalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii prostej. Minimalne dopuszczalne ciśnienie na wylocie z kotła określa się ze stanu niewrzącej w górnym punkcie - dla temperatury 180 0 C. Ustawiane jest na 107 m. Ze stanu niewrzącej wody o temperaturze 150 0 C, minimalna wysokość powinna wynosić 40 m.
Linia O min - linia minimalnego dopuszczalnego ciśnienia w linii powrotnej. Z warunku niedopuszczalności przecieków powietrza i kawitacji pomp przyjęto min. spad 5 m.
Rzeczywiste linie ciśnieniowe w rurociągach dolotowych i powrotnych w żadnym wypadku nie mogą wykraczać poza linie ciśnień maksymalnych i minimalnych.
Wykres piezometryczny daje pełny obraz działających głowic w trybach statycznym i hydrodynamicznym. Zgodnie z tymi informacjami wybiera się jedną lub inną metodę łączenia abonentów. Na ryc. 6.8 przedstawia wykres piezometryczny dwururowej sieci wodociągowej.
Rys.6.8. Wykres piezometryczny dwururowej sieci wodociągowej
AB - linia ciśnienia hydrodynamicznego rurociągu zasilającego; CD - linia ciśnienia hydrodynamicznego w rurociągu powrotnym; SS - linia statycznej głowy.
Budynek 1. Dyspozycyjne ciśnienie powyżej 15 m, piezometryczne - poniżej 60 m. Istnieje możliwość podłączenia instalacji grzewczej wg schematu zależnego z windą.
Budynek 2. W tym przypadku możesz również zastosować schemat zależny, ale ponieważ ciśnienie w linii powrotnej jest mniejsze niż wysokość budynku w punkcie połączenia, konieczne jest zainstalowanie regulatora ciśnienia „dla siebie”. Różnica ciśnień na regulatorze musi być większa niż różnica między wysokością montażu a głowicą piezometryczną w przewodzie powrotnym.
Budynek 3. Spad statyczny w tym miejscu wynosi ponad 60 m. Najlepiej zastosować niezależny schemat.
Budynek 4. Dostępne ciśnienie w tym miejscu jest mniejsze niż 10 m. Dlatego winda nie będzie działać. Musisz zainstalować pompę. Jego ciśnienie musi być równe utracie ciśnienia w układzie.
Budynek 5. Konieczne jest zastosowanie niezależnego schematu - wysokość statyczna w tym miejscu wynosi ponad 60 m.
Systemy ogrzewania wody są złożone układy hydrauliczne, w którym praca poszczególnych ogniw jest wzajemnie zależna. Jednym z ważnych warunków działania takich systemów jest zapewnienie w sieci ciepłowniczej przed centralnymi lub lokalnymi punktami grzewczymi ciśnienia dyspozycyjnego wystarczającego do dostarczenia zużycia wody do instalacji abonenckich odpowiadającego ich obciążeniu cieplnemu.
Obliczenia hydrauliczne to jedna z ważnych części projektowania i eksploatacji sieci ciepłowniczej. Przy projektowaniu sieci ciepłowniczej obliczenia hydrauliczne obejmują następujące zadania: określenie średnic rurociągów, określenie spadku ciśnienia, określenie ciśnień w różnych punktach sieci, powiązanie całego systemu z różne tryby działanie sieci. Wyniki obliczeń hydraulicznych dają następujące dane wyjściowe:
1) Określenie inwestycji, zużycia rur metalowych i głównego zakresu prac przy budowie sieci ciepłowniczej;
2) Ustalenie charakterystyk pomp obiegowych i uzupełniających, liczby pomp i ich lokalizacji;
3) Ustalenie warunków pracy źródeł ciepła, sieci ciepłowniczych i systemów abonenckich dla doboru schematów przyłączenia instalacji energochłonnych do sieci ciepłowniczej;
5) Opracowanie sposobów działania systemów zaopatrzenia w ciepło.
Jako dane początkowe do obliczeń zwykle ustala się: schemat sieci cieplnej, parametry nośnika ciepła na wlocie do obliczonego odcinka, natężenie przepływu nośnika ciepła i długość odcinków sieci. Ponieważ na początku obliczeń wiele wielkości jest nieznanych, problem należy rozwiązać metodą kolejnych przybliżeń w dwóch etapach: obliczenia przybliżone i weryfikacyjne.
Oszacowanie
1. Dyspozycyjna strata ciśnienia w sieci jest określana na podstawie zapewnienia niezbędnego ciśnienia statycznego na wejściu abonenta. Określany jest typ wykresu piezometrycznego.
2. Wybrano najbardziej odległy punkt sieci ciepłowniczej (obliczona główna).
3. Główny jest podzielony na sekcje zgodnie z zasadą stałości natężenia przepływu chłodziwa i średnicy rurociągu. W niektórych przypadkach na odcinku o równym przepływie zmienia się średnica rurociągu. Na stronie jest suma lokalnych oporów.
4. Obliczany jest wstępny spadek ciśnienia w tym obszarze, jest to jednocześnie maksymalny możliwy spadek ciśnienia w rozpatrywanym obszarze.
5. Wyznacza się proporcję strat lokalnych danego odcinka i jednostkowego liniowego spadku ciśnienia. Udział strat lokalnych to stosunek spadku ciśnienia w rezystancjach lokalnych do liniowego spadku ciśnienia na odcinkach prostych.
6. Wstępnie określa się średnicę rurociągu obliczonego odcinka.
Sprawdź obliczenia
1. Wstępnie obliczoną średnicę rury zaokrągla się do najbliższego standardowego rozmiaru rury.
2. Określa się liniowy spadek ciśnienia i oblicza równoważną długość lokalnych rezystancji. Równoważna długość lokalnych rezystancji to prosty rurociąg, na którym liniowy spadek ciśnienia jest równy spadkowi ciśnienia w lokalnych rezystancjach.
3. Oblicz rzeczywisty spadek ciśnienia w sekcji, czyli impedancję tej sekcji.
4. Określa się stratę ciśnienia i ciśnienie dyspozycyjne w punkcie końcowym odcinka między przewodem zasilającym i powrotnym.
Wszystkie odcinki sieci ciepłowniczej są obliczane zgodnie z tą metodą i są ze sobą połączone .
Aby przeprowadzić obliczenia hydrauliczne, są one zwykle ustalane według schematu i profilu sieci ciepłowniczej, a następnie wybierany jest najbardziej oddalony punkt, który charakteryzuje się najmniejszym konkretnym spadkiem w sieci. Szacunkowa temperatura wody sieciowej w przewodach zasilających i powrotnych sieci ciepłowniczej: t1=150 °С, t2=70 °С. Schemat obliczeniowy sieci ciepłowniczej pokazano na ryc. 5.1.
Dostępne ciśnienie w punkcie wejścia m. Sztuka. Dostępne ciśnienie na wszystkich wejściach abonenta Sztuka. Średni ciężar właściwy wody γ \u003d 9496 N / m 2, długość obliczonej głównej, L (0-11) \u003d 820 m.
Określamy przepływ wody na obszarach zgodnie z schemat obliczeniowy i podsumuj wyniki w tabeli. 5.1.
Tabela 5.1.
Zużycie wody według działek
numer działki | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-6 | 6-7 | 7-8 | 8-9 | 9-10 |
G,t/h | 65,545 | 60,28 | 47,1175 | 31,3225 | 26,6425 | 18,745 | 9,6775 | 6,1675 | 3,8275 |
numer działki | 10-11 | 1-1.1 | 2-2.1 | 3-3.1 | 3.1-3.2 | 3.1-3.3 | 3.3-3.4 | 3.3-3.5 | 3.5-3.6 |
G,t/h | 1,755 | 0,585 | 0,585 | 9,945 | 0,585 | 8,19 | 0,585 | 5,5575 | 3,51 |
numer działki | 3.5-3.7 | 4-4.1 | 5-5.1 | 6-6.1 | 7-7.1 | 8-8.1 | 9-9.1 | 10-10.1 | 11-1.1 |
G,t/h | 1,17 | 0,585 | 0,8775 | 0,585 | 0,8775 | 0,8775 | 0,8775 | 2,6325 | 0,8775 |
Oszacowanie
Dostępna strata głowy m.Wat. Sztuka. Rozprowadzamy tę stratę ciśnienia równomiernie między przewodami zasilającymi i powrotnymi sieci grzewczej, ponieważ sieć grzewcza jest wykonana w wersji dwururowej, o tym samym profilu rurowym . woda. Sztuka.
Spadek ciśnienia w sekcji 1-2, Pa:
δP1-2 = δH*ƴ*L1-2/L1-27=4748
∑Ƹ=∑Ƹtył+∑Ƹ90ᵒ+∑Ƹkomp = 2.36
Określ udział lokalnych oporów
0,20
gdzie jest równoważny współczynnik chropowatości ..
Wstępnie obliczamy właściwy liniowy spadek ciśnienia, Pa / m oraz średnicę odcinka 1-2, m:
Pa/m;
,
gdzie jest współczynnik przy równorzędnej chropowatości dla stalowe rury, .
Obliczenia weryfikacyjne
Wybieramy najbliższą standardową średnicę wewnętrzną, mm zgodnie z GOST 8731-87 „Rury stalowe”.
Dv.1-2 = 0,261 mm.
Określamy konkretny liniowy spadek ciśnienia, Pa/m:
11,40 Pa/m,
gdzie jest współczynnik przy ekwiwalencie chropowatości, .
Obliczamy równoważną długość lokalnych rezystancji, m odcinka rurociągu w sekcji 1-2
28,68m,
gdzie jest współczynnikiem zależnym od bezwzględnej równoważnej chropowatości .
Strata ciśnienia na odcinku rurociągu 0-1, Pa:
Strata ciśnienia na odcinku rurociągu 0-1, mw.c.:
0,13m.
Ponieważ strata ciśnienia w przewodach zasilających i powrotnych sieci grzewczej jest taka sama, dostępne ciśnienie w punkcie 1 można obliczyć według wzoru:
Dla pozostałych rozpatrywanych odcinków autostrady obliczenia prowadzone są w podobny sposób, ich wyniki przedstawiono w tabeli. 5.2.
Tabela 5.2
Obliczenia hydrauliczne rurociągu cieplnego
Wstępny | weryfikacja | |||||||||||
№ | L,m | P,Pa | Σξ | ALE | Rl, Pa/m | d, m | d", m | R", Pa/m | Le, m | P,Pa | δH”, m | ΔH”, m |
0-1 | 1,34 | 0,46 | 40,69 | 0,29 | 0,313 | 9,40 | 17,05 | 348,14 | 0,04 | 29,93 | ||
1-2 | 2,36 | 0,20 | 49,38 | 0,28 | 0,261 | 11,40 | 28,68 | 1238,73 | 0,13 | 29,74 | ||
2-3 | 3264,25 | 1,935 | 0,24 | 47,83 | 0,28 | 0,261 | 11,04 | 23,69 | 868,90 | 0,09 | 29,82 | |
3-4 | 3857,75 | 2,105 | 0,22 | 48,58 | 0,28 | 0,261 | 11,21 | 25,68 | 1016,91 | 0,11 | 29,79 | |
4-5 | 10979,75 | 4,145 | 0,15 | 51,46 | 0,27 | 0,261 | 11,88 | 49,87 | 2789,63 | 0,29 | 29,41 | |
5-6 | 3857,75 | 2,105 | 0,22 | 48,58 | 0,28 | 0,261 | 11,21 | 25,68 | 1016,91 | 0,11 | 29,79 | |
6-7 | 7418,75 | 3,125 | 0,17 | 50,68 | 0,27 | 0,261 | 11,70 | 37,74 | 1903,62 | 0,20 | 29,60 | |
7-8 | 3,38 | 0,17 | 50,93 | 0,27 | 0,261 | 11,76 | 40,77 | 2125,15 | 0,22 | 29,55 | ||
8-9 | 2670,75 | 1,765 | 0,27 | 46,79 | 0,28 | 0,261 | 10,80 | 21,72 | 720,73 | 0,08 | 29,85 | |
9-10 | 1483,75 | 1,425 | 0,39 | 42,69 | 0,28 | 0,313 | 9,86 | 17,92 | 423,17 | 0,04 | 29,91 | |
10-11 | 890,25 | 1,255 | 0,57 | 37,74 | 0,29 | 0,313 | 8,72 | 16,25 | 272,45 | 0,03 | 29,94 |
Gałąź liczona jest jako odcinki tranzytowe o danym spadku ciśnienia (ciśnieniu). Obliczając złożone gałęzie, najpierw znajdź kierunek projektu jako kierunek z minimalnym określonym spadkiem ciśnienia, a następnie wykonaj wszystkie inne operacje.
Obliczenia hydrauliczne odgałęzienia rurek cieplnych przedstawiono w tabeli. 5.3.
Tabela 5.3
Wyniki obliczeń hydraulicznych gałęzi
№ | L,m | P,Pa | Σξ | ALE | Rl, Pa/m | d, m | d", m | R", Pa/m | Le, m | P,Pa | δH”, m | ΔH”, m |
3-3.1 | 1,34 | 0,458607 | 25,36 | 0,31 | 0,313 | 5,86 | 19,07 | 229,1455 | 0,02 | 29,95 | ||
3.1-3.2 | 593,5 | 1,17 | 0,80085 | 27,35 | 0,31 | 0,313 | 6,32 | 16,36 | 166,6545 | 0,02 | 29,96 | |
3.1-3.3 | 2077,25 | 1,595 | 1,224859 | 22,87 | 0,32 | 0,313 | 5,29 | 23,27 | 308,2111 | 0,03 | 29,94 | |
3.3-3.4 | 593,5 | 1,17 | 0,80085 | 27,35 | 0,31 | 0,313 | 6,32 | 16,36 | 166,6545 | 0,02 | 29,96 | |
3.3-3.5 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 | |
3.5-3.6 | 2,02 | 0,230444 | 19,65 | 0,33 | 0,313 | 4,55 | 30,55 | 411,7142 | 0,04 | 29,91 | ||
3.5-3.7 | 1,34 | 0,458607 | 25,36 | 0,31 | 0,313 | 5,86 | 19,07 | 229,1455 | 0,02 | 29,95 | ||
4-4.1 | 593,5 | 1,17 | 0,80085 | 27,35 | 0,31 | 0,313 | 6,32 | 16,36 | 166,6545 | 0,02 | 29,96 | |
5-5.1 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 | |
6-6.1 | 593,5 | 1,17 | 0,80085 | 27,35 | 0,31 | 0,313 | 6,32 | 16,36 | 166,6545 | 0,02 | 29,96 | |
7-7.1 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 | |
8-8.1 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 | |
9-9.1 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 | |
10-10.1 | 2670,75 | 1,765 | 0,268471 | 21,46 | 0,32 | 0,313 | 4,97 | 26,14 | 353,213 | 0,04 | 29,93 | |
11-11.1 | 890,25 | 1,255 | 0,572688 | 26,32 | 0,31 | 0,313 | 6,08 | 17,71 | 199,023 | 0,02 | 29,96 |
Wykres piezometryczny pokazano na ryc. 5.2.
6. Obliczanie grubości izolacji
Średnia roczna temperatura chłodziwa t 1 \u003d 100, t 2 \u003d 56,9
Zdefiniujmy wewnętrzne d w.e i na zewnątrz dŚrednice odpowiadające kanałowi AD dla wymiarów wewnętrznych (0,9 × 0,6 m) i zewnętrznych (1,15 × 0,78 m) jego przekroju:
m
m
Określmy opór cieplny wewnętrznej powierzchni kanału
Wyznaczmy opór cieplny ściany kanału Rk, przyjmując współczynnik przewodzenia ciepła żelbetu λst = 2,04 W/(m st.):
Określmy na głębokości ułożenia osi rur h = 1,3 m i przewodności cieplnej gruntu λgr = 2,0 W / (m deg), opór cieplny gruntu
Przyjmując temperaturę powierzchni izolacji termicznej 40°C wyznaczamy średnie temperatury warstw izolacji termicznej rurociągów zasilających t.p. i powrotnych t.o.:
Zdefiniujmy też, używając przym. , współczynniki
przewodność cieplna izolacji termicznej (wyroby termoizolacyjne)
pianka poliuretanowa) do podajnika λ k1 i odwrotnie λ rurociągi k2:
λ do 1 = 0,033 + 0,00018 t temperatura topnienia = 0,033 + 0,00018 70 = 0,0456 W/(m°C);
λ c2 = 0,033 + 0,00018 t więc \u003d 0,033 + 0,00018 ⋅ 48,45 \u003d 0,042 W / (m ⋅ ° C).
Określmy opór cieplny powierzchni warstwy termoizolacyjnej:
Weźmy ok. znormalizowane gęstości liniowe strumieni ciepła dla zasilania ql1 = 45 W/m i powrotu ql2 = 18 W/m rurociągów. Określmy całkowity opór cieplny dla rurociągów zasilających Rtot1 i powrotnych Rtot2 przy K1 = 0,9:
Określmy współczynniki wzajemnego wpływu pól temperatury rurociągu zasilającego ϕ1 i powrotnego ϕ2:
Określmy wymagany opór cieplny warstw dla rurociągów zasilających Rk.p i powrotnych Rk.o, m ⋅ ° С / W:
R k.p = R suma1 - R a.c − (1+ϕ 1)( R p.k + R do + R gr)=
2,37 - 0,1433 - (1 + 0,4) (0,055 + 0,02 + 0,138) = 1,929 m⋅°C/W;
R k.o = R suma2 - R a.c − (1+ϕ 1)( R p.k + R do + R gr)=
3,27 - 0,1433 - (1 + 2,5) (0,055 + 0,02 + 0,138) = 2,381 m⋅ ° C / W.
Określmy wartości B dla rurociągów zasilających i powrotnych:
Określmy wymagane grubości warstw izolacji termicznej dla rurociągów zasilających δk1 i powrotnych δk2:
Przyjmujemy grubość głównej warstwy izolacyjnej dla zasilania mm, rurociągów powrotnych mm.
Obliczanie kompensatora
Kompensatory mają na celu kompensację wydłużeń termicznych i odkształceń, aby zapobiec zniszczeniu rurociągów. Kompensatory znajdują się pomiędzy stałymi podporami.
Obliczenie kompensatora dla III sekcji.
Przyjmując współczynnik wydłużenia termicznego α=1,25 10⋅ − 2 mm/(m⋅°C), korzystając z danych w tabeli. 14.2 aplikacja. 14 określamy maksymalną długość odcinka, na którym kompensator mieszkowy może zapewnić kompensację:
Tutaj λ jest amplitudą skoku osiowego, mm, λ = 60mm
Wymagana liczba kompensatorów n na obliczonym obszarze będzie
SZT
Przyjmijmy te same rozpiętości między stałymi podporami
83/2= Lf = 41,5m.
Określmy rzeczywistą amplitudę kompensatora λ f na długości przęsła między stałymi podporami Lf = 41,5 m² .
R. k, przy założeniu równych rozpiętości pomiędzy stałymi podporami L= 41,5 m:
R c.k \u003d R w + R p,
gdzie R– reakcja osiowa wynikająca ze sztywności skoku osiowego jest określona wzorem (1.85)
R = Z λ λ f = 278 36,31 = 10094,2 N
gdzie Zλ – sztywność fali, N/mm, ( Z λ = 278 N/mm);
Rp– reakcja osiowa od ciśnienia wewnętrznego, H, zdefiniowany
Określmy reakcję kompensatora R. do
R c.k = R f + R p = 10094,2+ 17708 = 27802,2 N.
W systemie zaopatrzenia w ciepło ważne miejsce zajmuje punkt cieplny łączący sieć cieplną z odbiorcą ciepła. Za pomocą punktu grzewczego (TP) sterowane są lokalne systemy zużycia (ogrzewanie, zaopatrzenie w ciepłą wodę, wentylacja), przekształcane są również parametry chłodziwa (temperatura, ciśnienie, utrzymywanie stałego natężenia przepływu, rozliczanie ciepła itp.). Jednocześnie w punkcie grzewczym sterowana jest sama sieć, która dystrybuuje nośnik ciepła względem sieci ciepłowniczej i kontroluje jej parametry.
Realizujemy projekt węzła grzewczego dla budynku 5 kondygnacyjnego połączonego na terenie 6.
Podano schemat indywidualnego punktu grzewczego
Dobór pomp mieszających
Wydajność pompy określa się zgodnie z SP 41-101-95 według wzoru:
gdzie jest szacowane maksymalne zużycie wody do ogrzewania z sieci ciepłowniczej kg / s;
ty- współczynnik mieszania, określony wzorem:
gdzie jest temperatura wody w rurociągu zasilającym sieci ciepłowniczej przy projektowej temperaturze zewnętrznej do projektowania ogrzewania t nie, °С;
- również w rurociągu zasilającym systemu grzewczego, ° С;
- to samo w rurociągu powrotnym z systemu grzewczego, °С;
;
Ciśnienie pompy mieszającej przy takich schematach instalacji określa się w zależności od ciśnienia w sieci grzewczej, a także wymaganego ciśnienia w systemie grzewczym i przyjmuje się z marginesem 2-3 m.
Wybieramy pompy obiegowe WiloStratos ECO 30/1-5-BMS. Są to standardowe pompy z mokrym wirnikiem i przyłączem kołnierzowym. Pompy przeznaczone są do stosowania w systemach grzewczych, przemysłowych systemy cyrkulacyjne, instalacje wodociągowe i klimatyzacyjne.
WiloStratos ECO są z powodzeniem stosowane w układach, w których temperatura pompowanej cieczy mieści się w szerokim zakresie: od -20 do +130°C. Wielostopniowy (2, 3) przełącznik prędkości pozwala na dostosowanie urządzenia do aktualnych warunków instalacji grzewczej.
Montujemy 2 pompy Wilo marki ECO 30/1-5-BMS o przepływie 3 m^3/h, skok 6 m. Jedna z pomp jest w rezerwie.
Wybór pompa obiegowa
Dobieramy pompę obiegową typu GrundfosComfort. Pompy te cyrkulują wodę w systemie CWU. Dzięki temu ciepła woda płynie natychmiast po odkręceniu kranu. Pompa ta wyposażona jest we wbudowany termostat, który automatycznie utrzymuje zadaną temperaturę wody w zakresie od 35 do 65 °C. Jest to pompa z mokrym wirnikiem, ale ze względu na jej kulisty kształt praktycznie niemożliwe jest zablokowanie wirnika z powodu zanieczyszczenia pompy zanieczyszczeniami zawartymi w wodzie. Wybieramy pompę Grundfos UP 15-14 B o natężeniu przepływu 0,8 m 3 / godzinę, wysokości podnoszenia 1,2 m i mocy 25 watów.
Wybór magnetycznych filtrów kołnierzowych
Filtry magnetyczne przeznaczone są do wychwytywania trwałych zanieczyszczeń mechanicznych (w tym ferromagnetyków) w nieagresywnych cieczach o temperaturze do 150°C i ciśnieniu 1,6 MPa (16 kgf/cm 2). Są instalowane przed zimnem i gorąca woda. Akceptujemy filtr FMF.
Wybór studzienki
Kolektory błotne przeznaczone są do oczyszczania wody w systemach zaopatrzenia w ciepło z zawieszonych cząstek brudu, piasku i innych zanieczyszczeń.
Instalujemy miskę olejową serii Du65 Ru25 T34.01 p.4.903-10 na rurociągu zasilającym przy wejściu do punktu grzewczego.
Dobór regulatora przepływu i ciśnienia
Regulator służy jako regulator bezpośredniego działania do automatyzacji wejść abonenckich budynków mieszkalnych. Jest wybierany zgodnie ze współczynnikiem pasmo zawory:
gdzie d R= 0,03...0,05 MPa - spadek ciśnienia na zaworze, przyjmujemy D R= 0,04 MPa.
m3 / godz.
Dobór regulatora przepływu i ciśnienia Danfoss AVP o średnicy nominalnej D y - 65 mm, - 2 m3/h
Wybór termostatu
Zaprojektowany do automatycznej kontroli temperatury w systemy otwarte CWU. Regulator wyposażony jest w blokadę, która zabezpiecza instalację grzewczą przed opróżnieniem w godzinach szczytu CWU oraz w sytuacjach awaryjnych.
Wybieramy termostat DanfossAVT/VG o średnicy nominalnej D y - 65 mm, - 2 m 3 / h.
Sprawdź wybór zaworu
Zawory zwrotne są zawory odcinające. Zapobiegają cofaniu się wody.
Zawory zwrotne typu 402 firmy Danfoss montuje się na rurociągu za PP, na zworki za pompami, za pompą cyrkulacyjną, na rurociągu CWU.
Wybór zaworu nadmiarowego
Zawory bezpieczeństwa to rodzaj armatury rurociągowej przeznaczonej do automatycznej ochrony układu technologicznego i rurociągów przed niedopuszczalnym wzrostem ciśnienia czynnika roboczego poprzez częściowe zrzucenie go z chronionego układu. Najczęstsza wiosna zawory bezpieczeństwa, w którym ciśnieniu czynnika roboczego przeciwdziała siła ściśniętej sprężyny. Kierunek podawania czynnika roboczego znajduje się pod szpulą. Zawór bezpieczeństwa najczęściej łączy się z rurociągiem za pomocą kołnierza, z nasadką do góry.
Wybieramy sprężynowy zawór bezpieczeństwa bez ręcznego podważania 17nzh21nzh (SPPK4) z D y = 65 mm.
Dobór zaworów kulowych
Na rurociągu zasilającym z sieci ciepłowniczej, a także na powrocie, na rurociągach do termostatu i po nim montujemy Zawory kulowe, stal węglowa (kulka ze stali nierdzewnej), spawana, z uchwytem, kołnierzowa, ( R y = 2,5 MPa) Typ uchwytu, Danfoss, s D y = 65 mm. Na rurociągu cyrkulacyjnym linii CWU przed i za pompą cyrkulacyjną montujemy zawory kulowe z D y = 65 mm. Przed przewodem zasilającym instalacji grzewczej i za powrotem zawory kulowe z D y = 65 mm i s D y = 65 mm. Na zworki pomp mieszających montujemy zawory kulowe z D y = 65 mm.
Wybór ciepłomierza
Ciepłomierze do zamkniętych systemów zaopatrzenia w ciepło są przeznaczone do pomiaru całkowitej ilości energii cieplnej i całkowitej objętościowej ilości nośnika ciepła. Instalujemy kalkulator ciepła Logic 9943-U4 z przepływomierzem SONO 2500 CT; Dy = 32 mm.
Ciepłomierz przeznaczony jest do pracy w warunkach otwartych i systemy zamknięte zaopatrzenie w wodę od 0 do 175 ºС i ciśnienie do 1,6 MPa. Różnica temperatur wody w rurociągach zasilających i powrotnych systemu wynosi od 2 do 175 ºС. Urządzenie umożliwia podłączenie dwóch podobnych termopar platynowo-oporowych oraz jednego lub dwóch przepływomierzy. Zapewnia rejestrację wskazań parametrów w archiwum elektronicznym. Urządzenie generuje raporty miesięczne i dobowe, w których wszystkie niezbędne informacje o zużyciu energii cieplnej i chłodziwa prezentowane są w formie tabelarycznej.
Zestaw termopar KTPTR-01-1-80 platynowy przeznaczony jest do pomiaru różnicy temperatur w rurociągach zasilających i powrotnych systemów zaopatrzenia w ciepło. Jest używany jako część liczników ciepła. Zasada działania zestawu opiera się na proporcjonalnej zmianie rezystancji elektrycznej dwóch przetworników cieplnych dobranych rezystancyjnie i współczynnika temperaturowego w zależności od mierzonej temperatury. Zakres pomiaru temperatury od 0 do 180 о С.
Wniosek
Celem pracy było opracowanie systemu ciepłowniczego dla osiedla mieszkaniowego. Obszar składa się z trzynastu budynków, jedenaście mieszkalnych, jeden Przedszkole i jedna szkoła., lokalizacja powiatu omskiego.
Opracowany system zaopatrzenia w ciepło jest zamknięty centralną kontrolą jakości z wykres temperatury 130/70. Z natury dostarczanie ciepła jest dwustopniowe – budynki są bezpośrednio podłączone do sieci ciepłowniczej za pomocą zautomatyzowanych ITP, nie ma stacji centralnego ogrzewania.
Przy opracowywaniu sieci ciepłowniczej wykonano następujące niezbędne obliczenia:
Zdecydowanie obciążenia termiczne do ogrzewania, wentylacji i zaopatrzenia w ciepłą wodę wszystkich abonentów. Jako metodę wyznaczania obciążeń ogrzewania i wentylacji zastosowano metodę wskaźników zagregowanych. Na podstawie rodzaju i kubatury budynku określono jednostkowe straty ciepła budynku. Temperatury projektowe są przyjmowane zgodnie z temperaturą zewnętrzną zgodnie z SNiP „Klimatologia budowlana”. Temperatura wewnętrzna według danych referencyjnych według SanPiN w oparciu o przeznaczenie pomieszczenia. Obciążenie zaopatrzenia w ciepłą wodę zostało określone przez standardowe zużycie ciepłej wody na osobę zgodnie z danymi referencyjnymi opartymi na rodzaju budynku.
Oblicza się harmonogram centralnego rozporządzenia jakości
Zdecydowanie koszty rozliczenia woda sieciowa (abonenci)
Opracowano schemat hydrauliczny sieci ciepłowniczej i wykonano obliczenia hydrauliczne, których celem jest wyznaczenie średnic rurociągów i spadku ciśnienia na odcinkach sieci ciepłowniczej
Wykonano obliczenia cieplne ciepłociągów, tj. obliczenia izolacji w celu zmniejszenia strat ciepła w sieci. Obliczenia wykonano zgodnie z metodą nieprzekraczania znormalizowanych strat ciepła. Jako przewodniki ciepła wybrano rurę preizolowaną z izolacją z pianki poliuretanowej. Metoda układania rurociągu bez kanałów
Kompensatory zostały wybrane, aby skompensować wydłużenie rurociągów spowodowane rozszerzalnością cieplną. Kompensatory mieszkowe są stosowane jako kompensatory.
- opracowano schemat indywidualnego punktu grzewczego i wybrano główne elementy tj. pompy, zawory regulacyjne, termostaty itp.
Lista bibliograficzna
1. Sokołow E.Ya. Sieci ciepłownicze i ciepłownicze / E.Ya.Sokolov; .– M.: Wydawnictwo MPEI, 2001. – 472 s.: il.
2. Tichomirow A.K. Zaopatrzenie w ciepło dzielnicy miasta: podręcznik. Zasiłek / A.K. Tichomirow.- Chabarowsk: Wydawnictwo Tkhookean. Państwo. Uniwersytet, 2006.-135p.
3. Manyuk V.I. Regulacja i eksploatacja wodnych sieci ciepłowniczych: Poradnik./ V.I. Manyuk, E.B. Khizh i inni M.: Stroyizdat, 1988. 432s.
4. Podręcznik projektanta. Projektowanie sieci cieplnych./Ed. AA Nikołajew. M. 1965. 359s.
5. Zinger N.M. Reżimy hydrauliczne i cieplne systemów grzewczych. M.: Energoatomizdat, 1986. 320s.
6. Zlatopolsky A.N. Ekonomika, organizacja i planowanie obiektów elektroenergetycznych przedsiębiorstwo przemysłowe/ Zlatopolsky A.N., Pruzner S.L., Kalinina E.I., Woroszyłow B.S. M.: Energoatomizdat, 1995. 320s.
7. Zbiór nr 24 „Ciepło i gazociągi – sieci zewnętrzne” TER 81-02-24-2001 (Omsk), 2002r.
8. SNiP 41-03-2003 Izolacja termiczna.
9. I.V. Sieci ciepłownicze Belyaykina / I.V. Belyaikina, wiceprezes Witalijew, N.K. Gromow i inni; Wyd. NK Gromova, E.P. Szubin. Moskwa: Energoatomizdat, 1988 376s.
10. SNiP 41-02-2003 Sieci ciepłownicze.
11. Kozin W.E. Zaopatrzenie w ciepło / Kozin V.E., Levina T.A., Markov A.P., Pronina I.B., Slemzin V.A. M.: Szkoła podyplomowa, 1980. 408s.
12. Dostawa ciepła ( projekt kursu): Podręcznik / V.M. Kopko, N.K. Zajcew, G.I. Bazylenko-Mn, 1985-139 s.
13. SNiP 23-01-99* „Klimatologia budowlana”
14 Zastosowanie narzędzi automatyki Danfoss w punktach grzewczych systemów ciepłowniczych budynków, V.V. Newski, 2005
15. Standardowe automatyczne blokowe punkty grzewcze Danfoss, V.V. Newski, D.A. Wasiliew, 2008
16 Projektowanie sieci ciepłowniczych,
W.W. Korepanov, M.: Szkoła Wyższa, 2002,
Witam! Głównym celem obliczeń hydraulicznych na etapie projektowania jest określenie średnic rurociągów dla danych natężeń przepływu chłodziwa i dostępnych spadków ciśnienia w sieci lub w poszczególnych odcinkach sieci ciepłowniczej. Podczas eksploatacji sieci należy rozwiązać problem odwrotny - określić natężenia przepływu chłodziwa w odcinkach sieci lub ciśnienie w poszczególnych punktach zmiany reżimów hydraulicznych. Bez obliczeń dla hydrauliki niemożliwe jest zbudowanie wykresu piezometrycznego sieci ciepłowniczej. Również to obliczenie jest konieczne, aby wybrać schemat połączenia system wewnętrzny dostawa ciepła bezpośrednio od konsumenta oraz wybór pomp sieciowych i uzupełniających.
Jak wiadomo, straty hydrauliczne w sieci składają się z dwóch elementów: z hydraulicznych strat tarcia liniowego i strat ciśnienia w rezystancjach lokalnych. Przez lokalne opory rozumie się - zawory, zwoje, kompensatory itp.
Oznacza to, że ∆P = ∆Pl + ∆Pmiejsce,
Liniowe straty tarcia wyznacza się ze wzoru:
gdzie λ jest współczynnikiem tarcie hydrauliczne; l to długość rurociągu, m; d jest wewnętrzną średnicą rurociągu, m; ρ jest gęstością nośnika ciepła, kg/m³; w² to prędkość chłodziwa, m/s.
W tym wzorze współczynnik tarcia hydraulicznego określa wzór A.D. Altshula:
gdzie Re jest liczbą Reynoldsa, ke/d jest równoważną chropowatością rury. Są to wartości referencyjne. Straty w lokalnych oporach określa wzór:
gdzie ξ jest całkowitym współczynnikiem lokalnych oporów. Musi być obliczony ręcznie za pomocą tabel z lokalnymi wartościami współczynnika oporu. W kalkulacji Excel dołączonej do artykułu dodałem tabelę z lokalnymi współczynnikami oporu.
Aby wykonać obliczenia hydrauliczne, na pewno będziesz potrzebować schematu sieci cieplnej, coś takiego:
W rzeczywistości schemat powinien być oczywiście bardziej szczegółowy i szczegółowy. Ten schemat podałem tylko jako przykład. Ze schematu sieci ciepłowniczej potrzebujemy takich danych jak: długość l rurociągu, natężenie przepływu G, średnica rurociągu d.
Jak wykonać obliczenia hydrauliczne? Cała sieć ciepłownicza, którą trzeba obliczyć, podzielona jest na tzw. odcinki rozliczeniowe. Obliczony odcinek to odcinek sieci, w którym natężenie przepływu nie ulega zmianie. Najpierw obliczenia hydrauliczne przeprowadza się w odcinkach w kierunku linii głównej, która łączy źródło ciepła z najbardziej oddalonym odbiorcą ciepła. Następnie obliczane są już kierunki wtórne i gałęzie sieci ciepłowniczej. Moje obliczenia hydrauliczne odcinka sieci ciepłowniczej można pobrać tutaj:
Jest to oczywiście obliczenie tylko jednej gałęzi sieci ciepłowniczej (obliczanie hydrauliczne dalekosiężnej sieci ciepłowniczej jest dość pracochłonnym zadaniem), ale wystarczy zrozumieć, czym jest obliczenie hydrauliki, a nawet dla osoba nieprzygotowana do rozpoczęcia obliczania hydrauliki.
Chętnie skomentuję artykuł.