В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров теплопроводов, давления в различных точках сети и потерь давления на участках. Последние устанавливают методом удельных потерь давления на трение и приведенных длин [12, с. 183-194], [13, с. 157-164]. Согласно [7, п. 7.10], удельные потери давления на трение должны определяться на основании технико-экономических расчетов. В курсовом проекте, когда располагаемый перепад давления в тепловой сети не задан, удельные потери на трение в магистральных теплопроводах следует принимать в пределах 40...80 Па/м, а для ответвлении - по располагаемому давлению, но не более 300 Па/м.
При окончательном расчете, когда известны диаметры теплопроводов и местные сопротивления, падение давления в местных сопротивлениях находят по сумме коэффициентов местных сопротивлений или по суммарной эквивалентной длине местных сопротивлений
Гидравлический расчет открытой системы теплоснабжения для зимнего периода выполняют для двух режимов:
1) при отсутствии водоразбора на горячее водоснабжение, когда расчетные расходы теплоносителя, а следовательно, и потери давления в подающем и обратном теплопроводах будут равными (расчет производят только для подающего теплопровода);
2) при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение из обратного теплопровода (расчет производят для подающего и обратного теплопроводов).
Предварительный и окончательный расчеты можно совместить. При этом расчет производят в следующей последовательности:
· выбирают на трассе тепловых сетей расчетную магистраль, как правило, наиболее протяженную и загруженную, соединяющую источник теплоты с дальними потребителями;
· разбивают тепловую сеть на расчетные участки, определяют расчетные расходы теплоносителя G и измеряют по генплану длину участков задавшись удельными потерями давления на трение (30..80 Па/м), исходя из расходов теплоносителя на участках, по таблицам или номограммам, составленным для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости Кэ = 0.5 мм, находят диаметр теплопровода, действительные удельные потери давления на трение R и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 3.5 м/с;
· определив диаметры расчетных участков тепловой сети, разрабатывают монтажную схему теплопроводов, размещая по трассе запорную арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы;
· по монтажной схеме устанавливают местные сопротивления на расчетных участках и по [11, табл. 9.12 и 9.13] или [13, прил. 17] находят эквивалентную длину lэ местных сопротивлений;
· приведенную длину lпр расчетного участка вычисляют как сумму
· lпр =lф+lэ
· потери давления на расчетных участках тепловой сети определяют как
· вычисляют суммарные потери давления в подающем теплопроводе расчетной магистрали;
· ответвления и другие магистрали рассчитывают по располагаемому перепаду давления в точке присоединения ответвлений к расчетной магистрали. При этом невязка между потерями давления в ответвлениях и располагаемым давлением не должна превышать 10 %. Когда невозможно уравнять потери давления в рассчитываемых магистралях за счет изменения диаметров трубопроводов, избыточное давление гасится на абонентских вводах диафрагмами.
Гидравлический расчет теплопроводов для летнего периода сводится к определению потерь давления на расчетных участках сети при известных диаметрах теплопроводов по летним расчетным расходам теплоносителя. Исходя из экономической характеристики, выбираем схему №1 и проводим окончательный гидравлический расчет этой схемы.
Результаты:
· предварительного гидравлического расчёта сводится в таблицу №3
· расчёта местных потерь давления в таблицу №4
· окончательного гидравлического расчёта в таблицу №5
8. Построение пьезометрического графика.
После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей приступают к построению графика давлений для расчетной магистрали и характерных ответвлений.
Пьезометрический график позволяет: определить напор и располагаемый напор в любой точке сети; учесть взаимное влияние рельефа местности, высоты присоединения потребителей и потерь напора в сети при разработке гидравлического режима; подобрать сетевые и подпиточные насосы.
Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. При его построении за начало координат принимают отметку оси сетевых насосов. По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети, отметки рельефа местности высоты присоединённых потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков теплопровода.
После построения профиля местности и нанесения высот присоединенных потребителей начинают разработку графика напоров при гидростатическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети отсутствует, и напор в сети поддерживается подпиточными насосами. При таком режиме график представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс проходящую выше самого высокого абонента на 3-5 м.
После построения линии статического напора приступают к разработке графиков напоров при гидродинамическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется сетевыми насосами.
При разработке динамического режима необходимо соблюдать требования к давлению в водяных тепловых сетях:
1) напор в обратном трубопроводе тепловой сети должен быть меньше максимально допустимого
для чугунных радиаторов – 60 м
для систем присоединённых независимо – 100м.
2) напор в обратном трубопроводе тепловой сети должен быть больше минимально допустимого
Принимают равным 5 м.
3) напор в подающем трубопроводе должен быть меньше максимально допустимого (определяется по условию прочности стальных трубопроводов и арматуры)
для стальной трубы -160м
4) напор в подающем трубопроводе должен быть больше минимально допустимого
.
Определяется из условия невскипания. Условие невскипания определяют в зависимости от расчетной температуры воды.
Пьезометрические графики строят для зимнего и летнего режимов, а при открытых системах теплоснабжения - дополнительно для режима максимального водоразбора на горячее водоснабжение из обратного теплопровода.
Потери напора в теплопроводах в летний период определяют по формуле:
,Па (13)
Выбор схем присоединения систем отопления к тепловой сети производят исходя из графика.
При зависимых схемах систем отопления с элеваторным смешением необходимо, чтобы пьезометрический напор в обратной магистрали при динамическом и статическом режимах не превышал 60м, а располагаемый на вводе в здание был не менее 15 м для поддержания требуемого коэффициента смешения элеватора. Если при данных условиях располагаемый напор на вводе в здание менее 15 м, в качестве смесительного устройства используют центробежный насос, установленный на перемычке.
Для систем отопления, у которых напор в обратной магистрали ввода теплосети при динамическом режиме превышает допустимое значение, требуется установка насоса на обратной линии ввода.
Если гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше требуемого по условию заполнения отопительной установки водой, т.е. меньше высоты отопительной установки, то на обратной линии абонентского ввода устанавливают регулятор давления "до себя" (РДДС)
При присоединении систем отопления по независимой схеме напор в обратной магистрали ввода теплосети в гидродинамическом и статическом режимах не должен превышать допустимого значения (100 м) из условия механической прочности водоподогревателей.
Обоснование выбора схем присоединения различных потребителей к тепловым сетям приводится в [8, с. 155-157], |12,c.215-219], [13, с. 179-182].
Расчёт гидравлического пересчёта сводится в таблицу №6.
9.Подбор насосов
9.1 Подбор сетевых насосов
Требуемый напор сетевого насоса в зимний период определяется по формуле:
(14)
Требуемый напор у источника тепла определяется по формуле:
(15)
где -требуемый напор у абонента, м. вод. ст. =15 м
- потери напора в подающей магистрали,
- потери напора в обратной магистрали,
По техническим характеристикам сетевых насосов подбираем два насоса СЭ 800-100. включение в сеть – параллельное.
Суммарная характеристика двух насосов при их параллельном присоединении строится путем сложения подач при одинаковых напорах.(рис.4)
Определяем характеристику сопротивления сети:
Задаваясь различными расходами воды при постоянной характеристике сопротивления сети, находим напор в ней:
при Gз =2000 м3/ч 160 м,
при Gз =1600 м3/ч 102,4 м,
при Gз =800 м3/ч 25,6 м,
при Gз =400 м3/ч 6,4 м.
По этим данным строим характеристику сопротивления сети s. Точка А характеризует параметры работы двух насосов на данную сеть.
К установке принимаем три насоса: два рабочих и один резервный. Требуемый напор сетевых насосов в летний период находим по выражению:
м
9.2 Подбор подпиточных насосов
Определяем объем воды в системе теплоснабжения, м3
(16)
где - мощность системы теплоснабжения, МВт, =100 МВт
- удельный объем воды в тепловых сетях, м3/МВт, = 40 м3/МВт
- удельный объем сетевой воды в системах отопления гражданских зданий, м3/МВт, =26 м3/МВт