Теплоснабжение города Омска

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3 График суммарного расхода сетевой воды при качественном регулировании

в открытой системе

14. Гидравлический расчёт тепловых сетей.

Для реальных теплопроводов значения скоростей, при которых наступает область квадратичного закона, равны для воды 1 м/с и более. Коэффициент гидравлического трения при этом может быть определен по формуле:

                                                                                                         (47)

Задачей гидравлического  расчета чаще всего является определение диаметров участков теплосети и падение давления в них. Поскольку в начале расчета не известен ряд требуемых величин, то задачу решаем методом последовательных приближений.

Для гидравлического  расчета составляем расчетную схему тепловой сети (рис. 4), на которую наносим источник теплоты, трассу тепловых сетей с указанием длин участков, расчетных расходов теплоносителя, номеров подключенных кварталов, теплофикационных узлов, вид и количество местных сопротивлений (задвижки, компенсаторы и т.д.)

Расчетные расходы  по участкам для радиально-тупиковых теплосетей определяем суммированием расчетных расходов теплоносителя, протекающих транзитом через данный участок к расположенным зa ним потребителям.

Расчет проводим в два этапа - предварительный и проверочный.

Предварительный расчёт

I. Выбираем расчетную (главную) магистраль, т.е. ветку от источника до одного из концевых абонентов, которая характеризуется наименьшим удельным падением давления R_л, Па/м:

 В водяных сетях

                                                                                                                            (48)

Где, - длина магистрали, м ; - разность полных напоров в конечных точках магистрали, м.вод.ст.; - плотность сетевой воды, принимаем = 975 кг/м³.

Расчетной магистралью выбираем линию, соединяющую источник теплоты с наиболее удаленным потребителем. 1-10

Т.к. характер местных  сопротивлений не известен, то их влияние  на величину потерь давления на участке  оцениваем с помощью коэффициента местных потерь:

ℒ = Z      (49)

Удельное падение давления не задано, полагая его неизменным на всей расчетной магистрали, находим его значение для данного участка, Па/м:

                                                                                 (50)

3.По расчетному расходу теплоносителя на участке  G_рi о помощью таблиц определяем предварительно внутренний диаметр трубопровода на данном участке, полагая работу тепловых сетей в квадратичной области, м,

Проверочный расчет

4. По таблицам   [6] подбираем диаметр трубы d_вн^ст табл.7,2П [3]

5. Определяем фактическое удельное линейное падение давления по по формуле, Па/м :

R_лф = A_R^в · G_pi²                   (51)

                                                                               d_внi^5.25

где A_R^в  - коэффициент, определяемый аналогично п.З; для водяных теплосетей 

A_R^в = I3.62 · I0^-6 м^3.25 /кг.

Если значения  R_л и R_лфi сильно расходятся, то уточняем диаметр трубы методом последовательных приближений.

6. Определяем эквивалентную длину местных сопротивлений на участке, м:

��_эi = А_l · Σξ · d_внi^1,25             (52)

для водяных  теплосетей А_�� = 60,7 м^-0,25

7. Определяем полное падение давления, Па (напора, м.вод.ст.) на участке

δН_фi = R_лфi · ��_i + ∆p_н = R_лфi · (��i + ��_эi)          (53)

ρ_вq    ρ_вq

7. Определяем располагаемый напор воды, м.вод.ст., в конечной точке участка

Н_кi = Н_нi - δН_фi           (54)

Где Н_нi располагаемый напор воды в начале рассчитываемого участка.

Аналогично рассчитываем другие участки главной магистрали.

8. Ответвление рассчитываем как транзитный участок с заданным падением давления

(напора). Для обеспечения одинаковых гидравлических условий у концевых абонентов на главной магистрали и на ответвлениях задаём падение давления на ответвлении равным сумме падений давления по участкам главной магистрали от места ответвления (участок  f ) до её конца (участок    f_i ), Па

∆Р_отв =       (55)

В этом случае любая ветка тепловых сетей омывается теплоносителем в расчетном количестве.

9. Удельное линейное падение давления, на рассчитываемом ответвлении определяем по формуле, Па/м

R_л^отв =          (56)

где  в качестве  G_pi подставляем расчетный расход воды на первом участке ответвления;   ��_отв суммарная длина всех участков рассчитываемого ответвления, м, - коэффициент местных потерь; полагаем неизменным на всем данном ответвлении и определяем по формуле

= Z        (57)

 где Z – опытный коэффициент; для воды принимаем Z = 0,02

Далее по подученному R_л^отв и расчетным расходам сетевой воды на участках ответвлений с помощью таблиц определяем внутренний диаметр труб и, выполняем гидравлический расчет в той же последовательности, что и для главной магистрали (см.п.З)

Результаты  гидравлического расчета сводим в табл. 7.

Диаметры подающего  и обратного трубопроводов двухтрубных  водяных тепловых сетей при отпуске теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС принимаем одинаковыми.

Диаметр труб независимо от расчетного расхода теплоносителя принимаем в тепловых сетях не менее 32 ми, а для циркуляционных трубопроводов ГВС - не менее 25 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидравлический  расчёт водяных теплосетей

Таблица 7

Участок	№ уч-ка	G		l	Предварительный расчёт			Окончательный расчёт
				м	δН, м	Rл, Па/м	d, м	Dэст, м	Rлф, Па/м	lэ, м	δН, м	Σ δН, М
Расчётная (главная) магистраль	1	585	162	140	-	79,9	0,359	0,359	78	101,2	6,1	6,1
	2	526	146	60	-	64,6	0,359	0,359	63	108,0	5	11,1
	6	272	76	300	-	40,2	0,309	0,309	37,1	152,4	8,1	19,2
	7	159	44	180	-	32,9	0,259	0,259	32	118,9	4,9	24
	8	151	42	310	-	29,6	0,259	0,259	28,9	118,9	4,8	28,8
	9	110	31	250	-	51,2	0,207	0,207	49,9	90,9	6,4	35,2
	10	43	12	600	-	42,8	0,15	0,15	41,3	42,5	4,0	39,2
Σ		-	-	1840	-	-	-	-	-	-	39,2	-
Ответвления	3	145	40	85	-	79,4	0,207	0,207	86,6	84,8	7,9	7,9
	4	103	29	1100	-	79,4	0,205	0,205	45,9	85,4	15,8	23,7
	5	70	19	450	-	79,4	0,182	0,182	39,5	54,1	7	30,7

 

 

15. Построение пьезометрического графика и разработка гидравлических режимов водяных тепловых сетей

По результатам  гидравлического расчета проводим построение пьезометрического графика, с целью проверки и обеспечения прочности различных элементов системы теплоснабжения при различных гидравлических режимах, для корректировки схем присоединения абонентских установок, определения напора (давления) и располагаемого напора (перепада давлений) в любой точке тепловой сети, для установления взаимного влияния напоров в сети и высоты абонентских систем с учетом рельефа. [9]

Гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики) разрабатываем (п.5.16 [14]) для отопительного и неотопительного периодов, а также для аварийных режимов.

Для открытых систем теплоснабжения дополнительно разрабатываем два режима: при максимальном водоразборе из подающего и обратного трубопроводов в отопительный период; расчетные расходы воды при этом определяем по формуле, кг/ч

G = G_ср + G_вр + G_г^ср · К₄,         (58)

где К₄ - коэффициент, определяем по табл. 8

Коэффициент К₄

                                                                     Таблица 8

Режим водоразбора	Наименование  трубопровода	Значение коэффициента К4
		центральное качественное регулирование по нагрузке отопления
Максимальный  из подающего трубопровода	Подающий Обратный	1 -1,4
Максимальный  из обратного трубопровода	Подающий Обратный	0,6 -1,8

 

При построении пьезометрического графика (рис. 4) за начало координат принимаем точку установки сетевого насоса ( = 0). Вправо от этой точки строим профиль теплотрассы с учетом рельефа как по главной магистрали, так и по ответвлениям и наносим высоты зданий.

Разработку  пьезометрического графика начинаем с гидростатического режима, когда циркуляция отсутствует и система теплоснабжения заполнена водой с температурой до 100°С.

Статическое давление (статический напор - линия SS) в системах теплоснабжения

(п. 5.11[14]) не должно превышать допустимое давление в оборудовании источника теплоты, в водяных тепловых сетях, в оборудовании тепловых пунктов и в установках отопления, вентиляции и ГВС непосредственно присоединенных к сетям и обеспечивающих заполнение их водой.

Допустимое  избыточное давление для водогрейных  котлов, бойлеров, труб и арматуры тепловых сетей 1,6-2,5 МПа (160 - 250 м.вод.ст.); для водоводяных подогревателей 0,8 МПа (80 м.вод. ст.); для чугунных отопительных радиаторов 0,6 МПа (60 м.вод. ст.); для стальных конвекторов 0,9 МПа (90 м.вод.ст.).

При любых режима теплопотребления пьезометрический напор в любой точке обратного трубопровода должен быть не менее 5 м.вод.ст., а перед насосами на источнике тепла и в насосных станциях не менее требуемого для нормальной работы насосов (из условия подавления кавитации). Для современных сетевых насосов требуемый подпор

находится в  пределах 5 -25 м.вод.ст. в зависимости от марки насоса.

Таким образом, построение пьезометрического графика в гидродинамическом режиме, т.е. при наличии циркуляции воды в сетях в расчетном количестве, начинаем от точки А, характеризующей выбранный подпор в обратной магистрали на входе в сетевой насос Н_вс. В направлении оси абсцисс от точки А откладываем в масштабе длину первого участка 0-1 теплосети, и от конца этого участка (точка 5) в направлении оси ординат откладываем потери напора на участке Н_с-1 на участке 0-1 (точка 01). От нее откладываем последовательно вправо длину следующего участка 1-2 (точка В) и вверх потери напора на данном участке расчетной магистрали Н_1-2 (точка 02) и т.д. Соединяя построенные точки А, 01, 02, 03, 04 ... получаем в общем случае ломаную линию А - 04, которая является пьезометрической линией для обратной магистрали.

Располагаемый напор на вводе у конечного  потребителя должен быть не менее  требуемого для работы элеваторного узла (8 + 15 м вод.ст.) при этом расчетные потери давления в отопительной системе не должны превышать 15 кПа (1,5 м вод. ст.). При безэлеваторном подключении потребителей располагаемый напор на вводе должен быть не менее удвоенных расчетных потерь напора в местной системе, но не менее 10 м вод.ст.. Т.к. график строим только для магистральных сетей (до ввода в микрорайон), то на вводе в микрорайон располагаемый напор в сети должен быть не менее суммы требуемого напора на вводе у потребителя и потерь во внутримикрорайонной сети. Исходя из этого от точки 04 вверх откладываем необходимый располагаемый напор у последнего абонента Н_аб^(н)= 15 м вод.ст. Аналогично в обратной последовательности строим пьезометрическую линию для подающей магистрали П4 - П для расчетного режима.