--PAGE_BREAK--
продолжение
--PAGE_BREAK-- продолжение
--PAGE_BREAK---общая площадь отапливаемых помещений в жилом квартале, , рассчитываемая по формуле:
, (8)
здесь — количество жителей в квартале, рассчитываемое, как , здесь — площадь рассчитываемого квартала, , — плотность населения в рассчитываемом квартале, ;
— общая площадь жилого здания, отводимая на одного человека, .
Суммарный тепловой поток по кварталам QS, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
(9)
Среднечасовой тепловой поток за отопительный период
на отопление:
(10)
на вентиляцию:
(11)
на горячее водоснабжение жилого района в неотопительный период:
(12)
где - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий (определяется по приложению №6);
- средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8оС и менее (отопительный период), ;
— расчетная температура наружного воздуха для отопления, ;
- расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, ;
tc — температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 оС);
tsc — температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15 оС);
— коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период (см. приложение №7).
Величины , являются климатическими данными для города, в котором располагается рассчитываемая котельная (определяются по приложению №1).
Для построения часовых графиков расходов теплоты на отопление и вентиляцию достаточно использовать два значения тепловых потоков: максимальные Qomax и Qvmax, определенные при температуре наружного воздуха tн= +8 оС. Среднечасовой расход на горячее водоснабжение рассчитывается для двух случаев – для отопительного и неотопительного периодов. График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой для отопительного периода и с ординатой для неотопительного периода.
Суммируя ординаты часовых графиков по отдельным видам теплопотребления, строят суммарный часовой график расходов теплоты Qå, который используют также для построения годового графика по продолжительности тепловой нагрузки. Для построения этого графика необходимо иметь данные по продолжительности стояния температур наружного воздуха, принимаемые для конкретного города по приложению №2 и просуммированные с нарастающим итогом.
Для построения годового графика по месяцам, (см. пример решения), используя среднемесячные температуры наружного воздуха из приложения №3, определяют по формулам (10) и (11) тепловые потоки на отопление и вентиляцию для каждого месяца отопительного периода. Суммарный тепловой поток для каждого месяца отопительного периода определяется как сумма тепловых потоков на отопление, вентиляцию и среднечасового теплового потока для данного периода на горячее водоснабжение.
Для неотопительного периода (при ), суммарный тепловой поток будет равен среднечасовому тепловому потоку на горячее водоснабжение в данный период, Q shm.
2. Регулирование отпуска теплоты на отопление. Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления целесообразно в случае, еслитепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65 % от суммарной нагрузки района и при отношении .
При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей и обратной магистралях, а так же после элеватора в течение отопительного периода определяют по следующим выражениям:
(13)
(14)
(15)
где Dt — расчетный температурный напор нагревательного прибора, 0С, определяемый по формуле:
, (16)
здесь t3 и t2 — расчетные температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети определенные при (для жилых районов, как правило, t3= 95 0С; t2= 70 0С);
t — расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети
t= t1 — t2 (17)
— расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления,
(18)
Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха tн (обычно tн= +8; 0; -10; tнрv; tнро) определяют t01; t02; t03 и строят отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали t01 не может быть ниже 70 0С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым (см. пример решения).
Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды tн ', делит отопительный период на диапазоны с различными режимами регулирования:
· в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 0С до tн' осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение «перегрева» систем отопления и бесполезных потерь теплоты;
· в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от tн' до tнро осуществляется центральное качественное регулирование.
Регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения целесообразно в системах теплоснабжения с преобладающей (более 65 %) жилищно-коммунальной нагрузкой. В таких системах регулирование производится по повышенному (скорректированному) графику температур воды. В закрытых системах теплоснабжения эффективность повышенного графика реализуется при применении двухступенчатой смешанной с ограничением расхода и последовательной схемах включения водоподогревателей.
Расчет повышенного графика для закрытых систем
балансовая нагрузка горячего водоснабжения :
(19)
где - балансовый коэффициент.
Суммарный перепад температур сетевой воды в верхней и нижней ступенях водоподогревателей d в течение всего отопительного периода постоянен и определяется по формуле:
(20)
Перепад температуры сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя d2 соответствующий температуре наружного воздуха для точки излома температурного графика tн', а так же для всего диапазона температур наружного воздуха от +8оС до tн' определяют по формуле:
(21)
для диапазона от tн' до tнро величину d2 определяют по формуле
(22)
где th — температура горячей воды поступающей из водоподогревателя в систему горячего водоснабжения, 0С;
tc — температура холодной водопроводной воды перед водоподогревателем нижней ступени, 0С;
th' — температура водопроводной воды после водоподогревателя нижней ступени, 0С, определяемая по формуле
(23)
— температура сетевой воды в обратной магистрали соответствующая точке излома температурного графика, 0С
— температура сетевой воды в обратной магистрали принимаемая по отопительному графику в соответствии с заданной температурой наружного воздуха tн, 0С;
Температуру сетевой воды по повышенному графику в обратной магистрали t2п определяют по формуле, 0С
(24)
Перепад температур сетевой воды в верхней ступени водоподогревателя d1 определяют по формуле, 0С
(25)
Температуру сетевой воды в подающей магистрали t1п определяют по формуле:
(26)
Расчет повышенного графика для открытой системы
Необходимо вначале построить графики температур, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления (см. формулы (13), (14), (15)). Температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях для повышенного графика, соответственно t1п и t2п в течение отопительного периода определяют по следующим выражениям:
(27)
(28)
где - относительный расход теплоты на отопление, определяемый по формуле:
(29)
— относительный расход сетевой воды на отопление, определяемый из выражения:
(30)
где (31)
Регулирование по повышенному графику в открытых системах осуществляется в диапазоне температур наружного воздуха +8 оС ¸ tн*. Температура наружного воздуха tн* соответствует началу периода, когда температура сетевой воды в обратном трубопроводе достигает значений th и весь водоразбор на горячее водоснабжение в диапазоне наружных температур tн*¸ tнро осуществляется только из обратного трубопровода.
Для корректного построения температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения в осях и целесообразно все расчеты этого раздела свести в таблицу типа (см. пример решения):
Таблица №1.
3. Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию. По характеру изменения температуры и расхода теплоты на вентиляцию отопительный период делится на три диапазона.
В диапазоне I (от +8 оС до ) при переменной тепловой вентиляционной нагрузке температура воды в подающем трубопроводе постоянна. В этом диапазоне осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды.
В диапазоне II (от до tнрv) по мере увеличения вентиляционной нагрузки возрастает и температура сетевой воды.
В диапазоне III (от tнрv до tнро) возрастает температура сетевой воды и также тепловая нагрузка для большинства вентиляционных систем. Для систем вентиляции с рециркуляцией тепловая нагрузка в данном диапазоне поддерживается постоянной.
Для систем вентиляции без рециркуляции воздуха в диапазонах II и III осуществляется центральное качественное регулирование.
Для систем с рециркуляцией в диапазоне III осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды и количества наружного и рециркуляционного воздуха.
При построении графиков температур сетевой воды для систем вентиляции основной задачей является определение температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов t2v для различных диапазонов отопительного периода. Для решения этой задачи используют следующие уравнения:
для диапазона I (от +8оС до )
(32)
для диапазона II (от до tv)
(33)
для диапазона III (от tv до to)
(34)
где Dtк — температурный напор в калорифере, определяемый при температуре tн (Dtк' — то же при температуре )
(35)
(36)
Dtpк — расчетный температурный напор в калорифере, определенный при температуре наружного воздуха, расчетной для систем вентиляции, :
(37)
t1v, t2v — значения температур сетевой воды соответственно в подающем трубопроводе перед калориферами и в обратном трубопроводе после калориферов при заданной температуре наружного воздуха tн;
; - то же, но для точки излома температурного графика t.
; - то же, но при расчетной температуре наружного воздуха для вентиляции, tнрv.
Уравнения (32) и (34) решаются методом подбора. Расчет температур сетевой воды для отопительных и повышенных графиков регулирования может быть выполнен с использованием таблиц и номограмм, приведенных в приложении.
4. Определение расходов сетевой воды. Расчетный расход сетевой воды, кг/ч, для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:
на отопление
(38)
на вентиляцию
(39)
на горячее водоснабжение
в открытых системах теплоснабжения
среднечасовой
(40)
максимальный
(41)
в закрытых системах теплоснабжения
среднечасовой, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей
(42)
максимальный, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей
(43)
среднечасовой, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
(44)
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
(45)
В формулах (38 – 45) расчетные тепловые потоки приводятся в Вт, теплоёмкость с принимается равной . Расчет по этим формулам производится поэтапно, для температур .
продолжение
--PAGE_BREAK--Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
(46)
Коэффициент k3, учитывающий долю среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице №2:
Таблица №2. Значения коэффициента k3
Система теплоснабжения
Значение коэффициента k3
открытая с тепловым потоком, МВт:
100 и более
0.6
менее 100
0.8
закрытая с тепловым потоком, МВт:
100 и более
1.0
менее 100
1.2
ПРИМЕЧАНИЕ.При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3принимается равным нулю.
Для закрытых систем теплоснабжения при регулировании по нагрузке отопления и тепловом потоке менее 100 МВт при наличии баков аккумуляторов у потребителей коэффициент k3следует принимать равным единице.
Суммарный расчетный расход воды для потребителей при при отсутствии баков аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее, следует определять по формуле:
(47)
Расчетный расход воды, кг/ч, в двухтрубных водяных тепловых сетях в неотопительный период, , следует определять по формуле:
(48)
где - коэффициент, учитывающий изменение расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период (определяется по приложению №7).
Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных тепловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается равным в размере 10 % от расчетного расхода воды, определенного по формуле (41). Расчетный расход воды для определения диаметров подающих и циркуляционных трубопроводов систем горячего водоснабжения следует определять в соответствии со СНиП 2.04.01-85.
5. Гидравлический и тепловой расчет тепловых сетей. Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов. Гидравлический расчет выполняется, как правило, в 2 этапа:
Этап 1. Разработка расчетной схемы тепловых сетей.
На расчетной схеме проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, затем по ответвлениям), расходы теплоносителя в кг/с или в т/ч, длины участков в метрах. Главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. При неизвестном располагаемом перепаде давления в начале теплотрассы, удельные потери давления R следует принимать:
а) на участках главной магистрали 20 — 40, но не более 80 Па/м;
б) на ответвлениях — по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.
Этап 2. Определение полных потерь давления на каждом участке трубопровода.
Полные потери давления DР складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях DРм :
(49)
Потери давления на трение определяют по формуле:
(50)
где R — удельные потери давления, Па/м, определяемые по формуле
, (51)
здесь l — коэффициент гидравлического трения;
d — внутренний диаметр трубопровода, м;
r — плотность теплоносителя, кг/м3;
w — скорость движения теплоносителя, м/c;
L — длина трубопровода, м.
Потери давления в местных сопротивлениях DРм определяют по формуле:
(52)
где åx — сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Потери давления в местных сопротивлениях могут быть также определены по следующей формуле:
DРм=R Lэ, (53)
здесь Lэ — эквивалентная длина местных сопротивлений, которую определяют по формуле:
(54)
Гидравлический расчет выполняют по таблицам и номограммам, представленным в приложении. Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления R, определяют:
· диаметры трубопроводов dн´S (см. приложение №12)
· фактические удельные потери давления R, Па/м;
· скорость движения теплоносителя w, м/с.
Условный проход труб, независимо от расчетного расхода теплоносителя не должен превышать в тепловых сетях 32 мм. Скорость движения теплоносителя (воды) не должна превышать 3,5 м/с.
Определив диаметры трубопроводов, находят:
· количество компенсаторов на участках
· местные сопротивления
Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле (52), либо, по формуле (53). Затем, определив полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине, выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей).
Увязку потерь давления выполняют подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна превышать 10 %. При невозможности полностью увязать диаметрами, излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами потребителей.
При известном располагаемом давлении DРр для всей сети, а также для ответвлений, предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления Rm, Па/м:
(55)
где åL — суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в которой используется величина DРр;
a — коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях (принимается по приложению №11).
Таблицы и номограммы гидравлического расчета, приведенные в литературе [5,6,7], составлены для эквивалентной шероховатости труб Кэ = 0.5 мм. При расчете трубопроводов с другой шероховатостью к значениям удельных потерь давления R следует принимать поправочный коэффициент b [6 табл. 4.14]. Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, как правило, принимаются одинаковыми.
Гидравлический расчет конденсатопровода выполняется по тем же пунктам, что и расчет трубопроводов водяных тепловых сетей. Тепловой расчет паропровода, проводимого к промышленному предприятию, как правило, ничем не отличается от обычного гидравлического расчета. Тепловой расчет паропровода можно выполнить по следующим пунктам:
1. По известному расходу пара определяется диаметр паропровода по формуле:
(56)
В большинстве расчетов удельное падение давления лежит в пределах 180 – 220 Па/м.
rп = 6,25 кг/м3 – плотность пара при t = 230 °С.
Полученное значение диаметра d уточняется по ГОСТ 8731-74.
2. Уточняется значение удельного падения давления
(57)
3. Потери температуры по длине паропровода
(58)
где ql= 353 Вт/м – нормы тепловых потерь для паропровода при tп = 230 °С;
l – длина паропровода;
b= 0,2 – коэффициент местных потерь;
ср = 2449 кДж/(кг×°С) – теплоемкость пара.
4. Давление в конце паропровода
(59)
где a = - доля местных сопротивлений;
Р1 – давление пара у источника;
Тср = – средняя температура пара по длине паропровода;
5. Падение давления пара
DР = Р1 – Р2 (60)
6. Потери напора (61)
6. Гидравлические режимы водяных тепловых сетей Гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики) следует разрабатывать для отопительного и неотопительного периодов. Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети. Пьезометрические графики строятся для магистральных и квартальных тепловых сетей. Для магистральных тепловых сетей могут быть приняты масштабы: горизонтальный Мг 1:10000; вертикальный Мв 1:1000; для квартальных тепловых сетей: Мг 1:1000, Мв 1:500.
Пьезометрические графики строятся для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. Пьезометрический график для отапливаемого периода строится поочередно, в 9 этапов:
1). За начало координат в магистральных сетях принять местоположение ТЭЦ.
2). В принятых масштабах построить профиль трассы и высоты присоединенных потребителей (приняв 9-ти этажную застройку). За нулевую отметку оси ординат (оси напоров) принимают отметку низшей точки теплотрассы или отметку сетевых насосов.
3). Построить линию статического напора, величина которого должна быть выше местных систем теплопотребления не менее чем на 5 метров, обеспечивая их защиту от «оголения», и в то же время не должна превышать максимальный рабочий напор для местных систем. Величина максимального рабочего напора составляет: для систем отопления со стальными нагревательными приборами и для калориферов — 80 метров; для систем отопления с чугунными радиаторами — 60 метров; для независимых схем присоединения с поверхностными теплообменниками — 100 метров.
4). На оси ординат откладывается требуемый напор у всасывающих патрубков сетевых насосов (30 — 35 метров) в зависимости от марки насоса.
5). Используя результаты гидравлического расчета, строят линию потерь напора обратной магистрали. Величина напоров в обратной магистрали должна соответствовать требованиям указанным выше при построении линии статического напора.
6). Строится линия располагаемого напора для системы теплоснабжения расчетного квартала. Величина располагаемого напора в точке подключения квартальных сетей принимается не менее 40 м.
7). Строится линия потерь напора подающего трубопровода, а так же линия потерь напора в коммуникациях источника теплоты (ТЭЦ). При отсутствии данных потери напора в коммуникациях ТЭЦ могут быть приняты равными 25 — 30 м. Напор во всех точках подающего трубопровода исходя из условия его механической прочности не должен превышать 160 м. Пьезометрический график может быть перемещен параллельно себе вверх или вниз если возникает опасность «оголения» или «раздавливания» местных систем теплоснабжения. При этом необходимо учитывать, чтобы напор на всасывающем патрубке не превысил предельного значения для принятой марки насоса.
8). Под пьезометрическим графиком располагается спрямленная однолинейная схема теплотрассы с ответвлениями, указываются номера и длины участков, диаметры трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.
9). На пьезометрическом графике главной магистрали строится график расчетного ответвления.
Для построения пьезометрических графиков для неотопительного периода необходимо:
1). Определить потери давления в главной магистрали при пропуске максимального расхода сетевой воды на горячее водоснабжение Ghmax. В открытых системах потери давления в обратной магистрали определяют при пропуске расхода равного 0,1Ghmax.
2). Принять потери напора в коммуникациях источника, а также располагаемый напор перед расчетным кварталом такими же, как и для отопительного периода.
3). Следует учитывать, что квартальные сети являются продолжением магистральных сетей. Располагаемый напор в начале квартальных сетей (40 м.) должен быть использован на потери напора в местных системах теплопотребления зданий кварталов и на потери напора в подающей и обратной магистралях квартальных сетей.
4). Следует учитывать, что линии напоров пьезометрического графика квартальных сетей и при статическом, и при динамическом режимах будут продолжением соответствующих линий пьезометрического графика магистральных тепловых сетей.
7. Подбор сетевых и подпиточных насосов Напор сетевых насосов следует отдельно определять для отопительного и неотопительного периодов по формуле:
(62)
где - потери напора в установках на источнике теплоты (при отсутствии более точных данных, могут быть приняты равными 30 м);
- потери напора в подающем трубопроводе;
- потери напора в обратном трубопроводе;
- потери напора в местной системе теплопотребления (не менее 40м).
Потери напора в подающем и обратном трубопроводах для отопительного периода принимают по результатам гидравлического расчета при пропуске суммарных расчетных расходов воды.
Потери напора для неотопительного периода
а). в подающих трубопроводах:
(63)
б). в обратном трубопроводе открытых систем теплоснабжения:
(64)
где - суммарный расход сетевой воды на головном участке системы теплоснабжения в отопительный период;
- максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный период, определяемый по формуле (48).
Подача (производительность) рабочих насосов
а) сетевых насосов для закрытых систем теплоснабжения в отопительный период — по суммарному расчетному расходу воды, определяемому по формуле (46) учебного пособия;
б) сетевых насосов для открытых систем теплоснабжения в отопительный период — по суммарному расчетному расходу воды, определяемому при k4 =1,4 по формуле
(65)
в) сетевых насосов для закрытых и открытых систем теплоснабжения в неотопительный период — по максимальному расходу воды на горячее водоснабжение в неотопительный период (формула (48)).
Число сетевых насосов следует принимать не менее двух, один из которых — резервный; при пяти рабочих сетевых насосах, соединённых параллельно в одной группе, допускается резервный насос не устанавливать.
Напор подпиточных насосов Hпн должен определяться из условий поддержания в водяных тепловых сетях статического напора Нст и преодоления потерь напора в подпиточной линии DHпл, величина которых, при отсутствии более точных данных, принимается равной 10-20 м.
(66)
здесь z – разность отметок уровня воды в подпиточном баке и оси подпиточных насосов.
Подача подпиточных насосов
а). в закрытых системах теплоснабжения принимается равной расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети :
(67)
продолжение
--PAGE_BREAK--б). в открытых системах — равной сумме максимального расхода воды на горячее водоснабжение и расчетного расхода воды на компенсацию утечки :
(68)
Расчетный расход воды на компенсацию утечки , принимается в размере 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения, аварийный расход на компенсацию утечки принимается в размере 2% от объема воды в системе теплоснабжения. Объем воды в системе теплоснабжения допускается принимать равным 65 м3 на 1 МВт расчетного теплового потока при закрытой системе теплоснабжения и 70 м3 на 1 МВт — при открытой системе теплоснабжения.
Число параллельно включенных подпиточных насосов
а). в закрытых системах теплоснабжения не менее двух, один из которых является резервным;
б). в открытых системах не менее трех, один из которых также является резервным.
Технические данные насосов для систем теплоснабжения приведены в приложениях №21 и №22. При подборе насосов следует учитывать требования по максимальной температуре воды, по величине допускаемых напоров на всасывающем патрубке насоса. Из условий экономии потребления электроэнергии величина КПД насоса , не должна быть менее 90% от величины максимального КПД .
Указание моделей и количества сетевых и подпиточных насосов произвести в разделе №12.
8. Расчет толщины тепловой изоляции Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов dк по нормированной плотности теплового потока выполняют по формуле:
(69)
где d — наружный диаметр трубопровода, м;
е — основание натурального логарифма;
lк — теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м ·°С), (определяемая по приложению №15 и №24);
Rк — термическое сопротивление слоя изоляции, м ·°С/Вт, величину которого определяют в зависимости от способа прокладки трубопровода по следующим выражениям:
При надземной прокладке (также прокладке в тоннелях и техподпольях):
(70)
При подземной прокладке
канальная прокладка
(71)
бесканальная прокладка
(72)
где - нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м (принимается по приложению 16);
- средняя за период эксплуатации температура теплоносителя (при параметрах теплоносителя 150/90 принимается для подающего трубопровода 90С, для обратного 50С);
- среднегодовая температура окружающей среды (определяется по приложению №18 в зависимости от вида прокладки трубопровода);
- коэффициент, принимаемый по приложению №19.
- термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м·°С /Вт, определяемое по формуле:
(73)
здесь — коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух (при прокладке в каналах = 8; при прокладке в техподпольях и тоннелях = 11 , при надземной прокладке = 29) ;
d – наружный диаметр трубопровода, м;
— термическое сопротивление поверхности канала, определяемое по формуле:
(74)
здесь - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала (= 8 Вт/(мІ ·°С));
F — внутреннее сечение канала, м2;
P — периметр сторон по внутренним размерам, м;
- термическое сопротивление стенки канала, определяемое по формуле:
, (75)
здесь - теплопроводность стенки канала (для железобетона = 2,04 Вт/(м·°С));
- наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м;
- термическое сопротивление грунта, определяемое по формуле:
, (76)
здесь - теплопроводность грунта, зависящая от его структуры и влажности (при отсутствии данных его значение можно принимать для влажных грунтов = 2-2,5 Вт/(м·°С), для сухих грунтов
= 1,0-1,5 Вт/(м·°С));
h — глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м;
- добавочное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние труб при бесканальной прокладке, величину которого определяют по формулам:
· для подающего трубопровода
(77)
· для обратного трубопровода
(78)
где h — глубина заложения осей трубопроводов, м;
b — расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по данной таблице:
Таблица №3. Расстояние между осями трубопроводов
dу, мм
50-80
100
125-150
200
250
300
350
400
450
500
600
700
b, мм
350
400
500
550
600
650
700
600
900
1000
1300
1400
, - коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые по формулам:
(79)
(80)
здесь , - нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.
9. Расчет и подбор компенсаторов В тепловых сетях широко применяются сальниковые, П — образные и сильфонные (волнистые) компенсаторы. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа).
Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определяют по формуле:
(81)
где - средний коэффициент линейного расширения стали,
(для типовых расчетов можно принять ),
- расчетный перепад температур, определяемый по формуле
(82)
где - расчетная температура теплоносителя, оС;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, оС;
L — расстояние между неподвижными опорами, м (см. приложение №17).
Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов уменьшают на величину запаса — 50 мм.
Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле:
(83)
где - рабочее давление теплоносителя, МПа;
- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;
- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;
- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.
При подборе компенсаторов их компенсирующая способность и технические параметры могут быть определены по приложению.
Осевая реакция сильфонных компенсаторов складывается из двух слагаемых:
(84)
где - осевая реакция, вызываемая деформацией волн, определяемая по формуле:
(85)
здесь Dl — температурное удлинение участка трубопровода, м;
e — жесткость волны, Н/м, принимаемая по паспорту компенсатора;
n — количество волн (линз).
- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле:
(86)
здесь - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 — 0.6;
D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры волн, м;
- избыточное давление теплоносителя, Па.
При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения s у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90о поформуле:
(87)
для углов более 90о, т.е. 90+b, по формуле
(88)
где Dl — удлинение короткого плеча, м;
l — длина короткого плеча, м;
Е — модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 105 МПа;
d — наружный диаметр трубы, м;
- отношение длины длинного плеча к длине короткого.
При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения s не должна превышать [s] = 80 МПа.
При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130о.
10. Расчет усилий на опоры Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv, Н, определяют по формуле:
(89)
где - масса одного метра трубопровода в рабочем состоянии включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м;
L — пролет между подвижными опорами, м.
Величина для труб с наружным диаметром может быть принята по табл. 4 методического пособия:
Таблица №4 – Масса 1 м трубопровода в рабочем состоянии
, мм
38
45
57
76
89
108
133
159
194
219
273
325
, Н/м
69
81
128
170
215
283
399
513
676
860
1241
1670
, мм
377
426
480
530
630
720
820
920
1020
1220
1420
, Н/м
2226
2482
3009
3611
4786
6230
7735
9704
11767
16177
22134
Пролеты между подвижными опорами в зависимости от условий прокладки и типов компенсаторов приведены в таблицах 5, 6 методического пособия.
Таблица №5 — Пролеты между подвижными опорами на бетонных подушках при канальной прокладке.
Dу, мм
L, м
Dу, мм
L, м
Dу, мм
L, мм
Dу, мм
L, м
25
1,7
80
3,5
200
6
450
9
32
2
100
4
250
7
500
10
40
2,5
125
4,5
300
8
600
10
50
3
150
5
350
8
700
10
70
3
175
6
400
8,5
800
10
Таблица №6 — Пролеты между подвижными опорами при надземной прокладке, а также в тоннелях и техподпольях.
Dу, мм
L, м
Dу, мм
L, м
Dу, мм
L, м
25
2
125
6/6
400
14/13
32
2
150
7/7
450
14/13
40
2,5
175
8/8
500
14/13
50
3
200
9/9
600
15/13
70
3,5
250
11/11
700
15/13
80
4
300
12/12
800
16/13
100
5/5
350
14/14
900
18/15
1000
20/16
Примечание: в числителе L для П-образных компенсаторов и самокомпенсации, в знаменателе — для сальниковых компенсаторов.
Горизонтальные нормативные осевые нагрузки на подвижные опоры Fhx, Н, от трения определяются по формуле:
(90)
где - коэффициент трения в опорах, который для скользящих опор при трении сталь о сталь принимают равным 0,3 (при использовании фторопластовых прокладок = 0,1), для катковых и шариковых опор = 0,1.
При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору следует учитывать: неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов, на участках имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота, заглушки; следует также учитывать силы трения в подвижных опорах и силы трения о грунт для бесканальных прокладок, а также реакции компенсаторов и самокомпенсации. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору следует определять:
· на концевую опору — как сумму сил действующих на опору;
· на промежуточную опору — как разность сумм сил действующих с каждой стороны опоры.
Неподвижные опоры должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов (охлаждение, нагрев) в том числе при открытых и закрытых задвижках. Для расчета усилий действующих на неподвижные опоры могут быть использованы типовые расчетные схемы, приведенные в литературе [5. стр.172-173], [7.стр.230-242].
11. Подбор основного и вспомогательного оборудования 12.1. Подбор паровых котлов.
Подбор паровых котлов производится на основании их однотипности, по техническим параметрам пара (по приложению№25).
12.2. Подбор элеватора.
Требуемый располагаемый напор для работы элеватора , м определяется по формуле:
(91)
где h — потери напора в системе отопления, принимаемые 1,5-2м;
Up — расчетный коэффициент смешения, определяемый по формуле:
(92)
Расчетный коэффициент смешения для температурного графика 150-70 равен = 2,2; для графика 140-70 = 1,8; для графика 130-70 = 1,4.
Диаметр горловины камеры смешения элеватора dг, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, определяется по формуле:
(93)
Диаметр сопла элеватора dc, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, и располагаемом напоре для элеватораН, м, определяется по формуле:
(94)
Величина напораН, м, гасимого соплом элеватора, не может, во избежание возникновения кавитационных режимов, превышать 40 м. Для определения диаметра сопла элеватора, его номера, требуемого напора, могут быть использованы номограммы, приведенные в справочной литературе [5. стр. 312], [6. стр. 73-75]
продолжение
--PAGE_BREAK--12.3. Подбор насосов.
Модели и количество сетевых и подпиточных насосов подбираются согласно методическим рекомендациям раздела №7, выбор осуществляется по приложениям № 21 и №22.
12.4. Подбор запорной арматуры.
Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяют по формуле:
(95)
где — общая длина трубопровода
- длины отдельных участков трубопровода, м, с условными диаметрами , м, при уклонах ;
m — коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей m = 0,0144, для задвижек m = 0,011;
n — коэффициент, зависящий от времени спуска воды t (см. таблицу №7).
Таблица №7. Значения коэффициента n.
t= 1 ч
t= 2 ч
t= 3 ч
t= 4 ч
t = 5 ч
n = 1
n = 0,72
n = 0,58
n = 0,5
n= 0,45
Максимальное время спуска воды предусматривается для трубопроводов:
300 мм — не более 2 ч
350? 500 — не более 4 ч
600 — не более 5 ч
Диаметр спускного устройства для двустороннего дренажа, установленного в нижней точке трубопровода, определяют по формуле:
(96)
где , - диаметры спускных устройств, определяемые по формуле (95) соответственно для каждой стороны.
Расчетный диаметр штуцера округляют с увеличением до стандартного и сравнивают с приведенными в таблице №8 данными.
Таблица №8. Условный проход штуцера и
запорной арматуры для спуска воды.
, мм
65 вкл.
80-125
до 150
200-250
300-400
500
600-700
Условный проход штуцера, мм
25
40
50
80
100
150
200
К установке принимают наибольший из двух сравниваемых диаметров штуцеров и запорной арматуры.
Условный проход штуцера и запорной арматуры для выпуска воздуха из секционируемых участков водяных тепловых сетей приведен в таблице №9.
Таблица №9. Условный проход штуцера и
запорной арматуры для выпуска воздуха
, мм
25-80
100-150
200-300
350-400
500-700
800-1200
Условный проход штуцера, мм
15
20
25
32
40
50
Пример выполнения курсовой работы Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (Часть 1).
Определить для условий г. Хабаровска расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города (см. рис. 1).
Рис.1 — Район города.
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = –31 0С. Плотность населения Р = 400 челга. Общая площадь жилого здания на одного жителя fобщ = 18 м2чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а =115 лсутки.
Решение. Расчет тепловых потоков сводим в табл..1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов, их площадь Fкв в гектарах, плотность населения Р. Количество жителей в кварталах m, определяем по формуле
Для квартала №1 количество жителей составит:
чел
Общую площадь жилых зданий кварталов А определяем по формуле
Для квартала №1
м2
Приняв (см. приложение №4) для зданий постройки после 1985г величину удельного показателя теплового потока на отопление жилых зданий qо = 87 Вт/м2 при t 0= -31 0С, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле (1) учебного пособия
Для квартала №1 при K1= 0,25 получим
Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле (2) учебного пособия
Для квартала №1 при К2= 0,6 получим
По приложению №5 учебного пособия укрупненный показатель теплового потока на горячее водоснабжение qh c учетом общественных зданий при норме на одного жителя a = 115 лсутки составит 407 Вт.
Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле (4) учебного пособия
Для квартала №1 эта величина составит
Суммарный тепловой поток по кварталам QS, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
Для квартала №1 суммарный тепловой поток составит
Аналогично выполняем расчёты тепловых потоков и для других кварталов.
Таблица 1 — Расчёт тепловых потоков
№ квартала
Площадь квартала Fкв, га
Плотность населения P чел/га
Количество жителей m
Общая площадь, А, м2
Тепловой поток, МВт
Q 0 max
Q v max
Q hm
Q S
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
10
15
20
10
15
400
400
400
400
400
4000
6000
8000
4000
6000
72000
108000
144000
72000
108000
7,83
11,745
15,66
7,83
11,745
0,94
1,41
1,88
0,94
1,41
1,628
2,442
3,256
1,628
2,442
10,398
15,597
20,796
10,398
15,597
54,8
6,58
11,396
72,786
Для климатических условий г. Хабаровска выполнить расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчётные тепловые потоки района города на отопление Q 0 max = 300 МВт, на вентиляцию Q v max = 35 МВт, на горячее водоснабжение Qhm = 60 МВт. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -31 0C.
Решение. Определим, используя формулы пересчета (10) и (11) часовые расходы на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха tн= +80С.
Отложив на графике (см. рис. 2.а) значения и при tн= +8 0С, а также значения и при tн= t0 = -31 0C и соединив их прямой, получим графики = f (tн) и = f (tн). Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчёта (12), среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода .
График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 60 МВт для отопительного периода и с ординатой 38,4 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазона температур tн = +8 ¸ -31 0C и соединив их прямой получим суммарный часовой график . Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки находим продолжительности стояния температур наружного воздуха в часах с интервалом 50C и продолжительность отопительного периода для г. Хабаровска n0 = 4920 ч. Данные сводим в таблицу №2.
Таблица 2 — Продолжительность стояния температур наружного воздуха
Продолжительность стояния, n, час
Температура наружного воздуха
-40
-35
-35
-30
-30
-25
-25
-20
-20
-15
-15
-10
-10
-5
-5
0
0
+5
+5
+8
n
2
47
275
630
800
666
596
561
583
760
Темпера
туры
-35 и ниже
-30 и ниже
-25 и ниже
-20 и ниже
-15 и ниже
-10 и ниже
-5 и ниже
0 и ниже
+5 и ниже
+8 и ниже
ån
2
49
324
954
1754
2420
3016
3577
4160
4920
График по продолжительности тепловой нагрузки (см. рис. 2 б) строится на основании суммарного часового графика . Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -10, -20, -30) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 4920 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной = 38,4 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.
Рис.2 а — часовые графики теплового потребления
б — годовой график по продолжительности тепловой нагрузки
Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем, используя формулы пересчета (10) и (11) определим часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8 0C. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение = 38,4 МВт. Выполним расчеты для января
МВт
Аналогично выполняем расчёты и для других месяцев отопительного периода. Расчёты сведём в табл. 3. Используя полученные данные, построим годовой график теплового потребления по месяцам (см. рис 3)
Таблица 3 — Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года
Среднечасовые расходы теплоты по месяцам
Среднемесячные температуры наружного воздуха
Ян
Фев
Март
Апр
Май
Июнь
Июль
Авг
Сен
Окт
Нояб
Дек
-22,3
-17,2
-8,5
3,1
11,1
17,4
21,1
20
13,9
4,7
-8,1
-18,5
237,1
207,1
155,9
87,6
78,2
153,5
214,7
27,7
24,2
18,2
10,2
9,1
17,9
25
60
60
60
60
38,4
38,4
38,4
38,4
38,4
60
60
60
324,8
291,3
234,1
157,8
38,4
38,4
38,4
38,4
38,4
147,3
231,4
299,7
Рис. 3. Годовой график теплового потребления по месяцам
Расчет и построение температурного графика регулирования тепловой нагрузки на отопление.
Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график).
Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали t1= 130 0С в обратной магистрали t2= 70 0С, после элеватора t3= 95 0С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро= -31 0С. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв= 18 0С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 0С, температура холодной воды tс= 50С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения aб= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.
Решение. Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 0С. Значения температур сетевой воды для систем отопления t01; t02; t03 определим используя расчетные зависимости (13), (14), (15) для температур наружного воздуха tн= +8; 0; -10; -23; -31 0С
Определим, используя формулы (16),(17),(18), значения величин
Для tн = +8 0С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:
Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений tн. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе = 70 0С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70 0С, = 44,9 0С, = 55,3 0С, температура наружного воздуха = -2,5 0С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева Dtн= 7 0С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени
Определим по формуле (19) балансовую нагрузку горячего водоснабжения
МВт
По формуле (20) определим суммарный перепад температур сетевой воды d в обеих ступенях водоподогревателей
Определим по формуле (21) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от tн= +8 0С до t'н = -2,5 0С
Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя
Определим используя формулы (22) и (25) значения величин d2 и d1 для диапазона температур наружного воздуха tн от t'н = -2,5 0С до t0= -310С. Так, для tн= -10 0С эти значения составят:
Аналогично выполним расчеты величин d2 и d1 для значений tн= -23 0С и tн= –31 0С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (24) и (26).
Так, для tн= +8 0С и tн= -2,5 0С эти значения составят
для tн = -10 0С
Аналогично выполним расчеты для значений tн = -23 0С и -31 0С. Полученные значения величин d2,d1,,сведем в таблицу 4.
Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха tн = +8 ¸ -2,5 0С используем формулу (32)
продолжение
--PAGE_BREAK--
продолжение
--PAGE_BREAK-- м
Подача подпиточного насоса Gпн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя Gут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения Vсист. При удельном объеме системы 65 м3/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 325 МВт объем системы Vсист составит
Vсист = 65 × Q = 65 × 325 = 21125 м3
Величина утечки Gут составит
Gут = 0,0075 ×Vсист= 0,0075 × 21125 = 158,5 м3/ч
По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.
Для открытой системы теплоснабжения подобрать сетевые и подпиточные насосы. Среднечасовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение в системе Ghm= 700 т/ч. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение Ghmax= 1700 т/ч. Остальные исходные принять из примера 3.6. Требуемый напор сетевого насоса Hсн= 120 м.
Решение: Требуемую подачу сетевого насоса Gсн для открытой системы определим по формуле (65) учебного пособия, т/ч.
По приложению №20 принимаем к установке четыре рабочих насоса СЭ 1250-140 и один резервный, обеспечивающие суммарную подачу 4480 т/ч с некоторым избытком напора при КПД 81%. Для подбора подпиточного насоса при его требуемом напоре Hпн= 50 м, определим его подачу по формуле (68) учебного пособия
Gпн = Gут+Ghmax
Величина утечки при удельном объеме 70 м3 на 1 МВт тепловой мощности системы составит:
Gут= 0,0075 ×Vсист= 0,0075 ×70 × Q = 0,0075 ×70 ×325 = 170,6 м3/ч
Требуемая подача подпиточного насоса Gпн составит
Gпн= Gут + Ghmax= 120,6 + 1700 = 1871 т/ч
По приложению №21 принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы Д 1000-40 обеспечивающие требуемые параметры с КПД 80%.
Расчет самокомпенсации.
Определить изгибающее напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром dн = 159 мм у неподвижной опоры А (рис.7) при расчетной температуре теплоносителя t= 150 0С и температуре окружающей среды tо= -310С. Модуль продольной упругости стали Е = 2x105 МПа, коэффициент линейного расширения a= 1,25x10-5 1/0C. Сравнить с допускаемым напряжением dдоп= 80 МПа
Рис.7
Решение. Определим линейное удлинение DL1 длинного плеча L1
DL1= a×L1× (t — to) = 1,25x10-5× 45 × (150 + 31) = 0,102 м
При b= 300и n = L1/L2 = 3 по формуле (88) находим изгибающее напряжение у опоры А
МПа
Полученное изгибающее напряжение превышает допускаемое sдоп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота не может быть использован для самокомпенсации.
Расчет тепловой изоляции.
Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети с dн = 159 мм, проложенной в канале типа КЛП 90x45. Глубина заложения канала hк = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t 0 = 4 0С. Теплопроводность грунта lгр= 2,0 Вт/м град. Тепловая изоляция — маты из стеклянного штапельного волокна с защитным покрытием из стеклопластика рулонного РСТ. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе t1 = 86 0С, в обратном t2 = 48 С.
Решение. Определим внутренний dвэ и наружный dнэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9´0,45м) и наружным (1,08´0,61м) размерам его поперечного сечения
Определим по формуле (74) термическое сопротивление внутренней поверхности канала Rпк
Определим по формуле (75) термическое сопротивление стенки канала Rк, приняв коэффициент теплопроводности железобетона .
Определим по формуле (76) при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта термическое сопротивление грунта Rгр
=
Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 0С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего tтп и обратного tто трубопроводов согласно:
Определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов из стеклянного штапельного волокна) для подающего , и обратного , трубопроводов:
= 0,042 + 0,00028 × tтп= 0,042 + 0,00028 × 63 = 0,06 Вт/( м ×0С)
= 0,042 + 0,00028 × tто= 0,042 + 0,00028 × 44= 0,054 Вт/( м ×0С)
Определим по формуле (73) термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя, приняв предварительно толщину слоя изоляции dи= 50 мм = 0,05 м
Примем по приложению №16 методического пособия, нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q11 = 41,6 Вт/м и обратного q12 = 17,8 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего Rtot,1 и обратного Rtot,2 трубопроводов при К1= 0,8 (см. приложение №20)
м × 0С/Вт
м × 0С/Вт
Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего и обратного трубопроводов
Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего Rкп и обратного Rко трубопроводов, м × град/Вт
м ×0С/Вт
м ×0С/Вт
Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего dк1 и обратного dк2
Расчет компенсаторов.
Определить размеры П-образного компенсатора и его реакцию для участка трубопровода с длиной пролета между неподвижными опорами L = 100 м. Расчетная температура теплоносителя t1= 150 0С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -310С. Учесть при расчетах предварительную растяжку компенсатора.
Решение. Приняв коэффициент температурного удлинения a= 1,20×10-2 мм/м×0С, определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле (81):
Dl= a×L×(t1 — t0) = 1,20 ×10-2 ×100 × (150 + 31) = 218 мм
Расчетное удлинение Dlр с учетом предварительной растяжки компенсатора составит
Dlр= 0,5 × Dl = 0,5 × 218 = 109 мм
По приложению №23, ориентируясь на Dlp, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность Dlк= 120 мм, вылет H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м. По приложению №24 определим реакцию компенсатора Р при значении Рк= 0,72 кН/см и Dlр= 10,9 см
Р = Рк ×Dlр= 0,72 × 10,9 = 7,85 кН
Расчет усилий в неподвижных опорах теплопровода.
Определить горизонтальное осевое усилие Hго на неподвижную опору Б. Определить вертикальную нормативную нагрузку Fv на подвижную опору.
Схема расчетного участка приведена на рис.8 Трубопровод с dнxS = 159x6 мм проложен в техподполье. Вес одного погонного метра трубопровода с водой и изоляцией Gh = 513 Н. Расстояние между подвижными опорами L = 7 м. Коэффициент трения в подвижных опорах m= 0,4. Реакция компенсатора Pк = 7,85 кН. Сила упругой деформации угла поворота Pх= 0,12 кН.
Решение. Расчет горизонтальных усилий Hго на опору Б для различных тепловых режимов работы трубопровода выполним по формулам приведенным в [7. стр.236]:
Hго= Pк+m×Gh× L1– 0,7 × m×Gh× L2 = 7850 + 0,4 × 513 × 50 – 0,7 × 0,4 × 513 × 30 =13801 Н
Hго= Pк +m×Gh ×L2 – 0,7 ×m×Gh × L1 = 7850 + 0,4 ×513 × 50 – 0,7 × 0,4 × 513 × 50 = 6824 Н
Hго=Pх+m× Gh × L2 – 0,7 × (Pк + m×Gh × L1) = 120 + 0,4 × 513 × 30 –
–0,7 × (7850 + 0,4 × 513 × 50) = –11714 Н
Hго= Pх + m×Gh × L1– 0,7 × (Pк + m×Gh × L2) = 120 + 0,4 × 513 × 50–
–0,7 × (7850 + 0,4 × 513 × 30) = –3626 Н
В качестве расчетного усилия принимаем наибольшее значение Hго= 13801 Н =13,801 кН. Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv определим по формуле (89) методического пособия
Fv = Gh × L = 513 ×7 = 3591 Н = 3,591 кН.
Расчет спускных устройств.
Определить диаметры спускных устройств (воздушников и спускников) для участка трубопровода, схема которого приведена на рис.9.
Решение. Условные проходы штуцеров и арматуры для выпуска воздуха принимаем согласно рекомендациям в методических указаниях. При диаметрах условного прохода труб тепловых сетей 100-150 мм диаметр штуцеров и арматуры для выпуска воздуха принимается равным 20 мм. Для определения условных проходов штуцера и арматуры для выпуска воды, определим диаметры этих устройств для каждой из примыкающей к нижней точке сторон трубопровода.
Выполним расчеты для левой стороны. Определим приведенный диаметр dred по формуле (95) учебного пособия.
Приняв коэффициент расхода для вентиля m = 0,0144, коэффициент
n = 0,72 при времени опорожнения не более 2 часов, определим диаметр спускного устройства для левой стороны d1
Выполним аналогичные расчеты и для правой стороны. Диаметр спускного устройства для правой стороны d2
Определим диаметр штуцера и запорной арматуры d для обеих сторон
Поскольку расчетный диаметр спускного устройства d =18 мм меньше рекомендованного dу=50 мм (см. рекомендации в методическом пособии), к установке принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых dу=50 мм.
Подбор элеватора.
Для системы отопления с расчетным расходом сетевой воды на отопление G = 3,75 т/ч и расчетным коэффициентом смешения uр = 2,2, определить диаметр горловины элеватора и диаметр сопла исходя из условия гашения всего располагаемого напора. Потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды h = 1,5 м. Располагаемый напор в тепловом пункте перед системой отопления Hтп= 25м.
Решение. Расчетный диаметр горловины dг определяется по формуле (93) учебного пособия
Расчетную величину диаметра горловины округляем до стандартного диаметра в сторону уменьшения dг = 25 мм, что соответствует № 3 элеватора. Располагаемый напор перед элеватором H для расчета сопла определяется как разность располагаемого напора перед системой отопления Hтп и потерь напора в системе отопления h
H = Hтп – h = 25–1,5 = 23,5 м
Расчетный диаметр сопла определяем по формуле (94) учебного пособия
мм
Приложения. Приложение №1. Климатические данные по некоторым городам бывшего СССР
(на основании СНиП.А.6-72. Строительная климатология и геофизика)
Город
Отопительный период
Лето
Продолжи-тельность
n, сут
Температура воздуха,
Темп-ра воздуха,
Расчетная для проектирования
средняя
отопитель-
ного
периода
средняя
самого хо-
лодного
месяца
средняя
самого
жаркого
месяца
средняя в 13ч самого жаркого месяца
отопления
вентиляции
Европейская часть
Архангельск
251
-32
-19
-4,7
-12,5
+15,6
—
Астрахань
172
-22
-8
1,6
-6,8
+25,3
+29,3
Баку
119
-4
+1
+5,1
+3,8
+25,7
—
Брянск
206
-24
-13
-2,6
-8,5
+18,4
+22,6
Вильнюс
194
-23
-9
-0,9
-5,5
+18,0
—
Воронеж
199
-25
-14
-3,4
-9,3
+19,9
+24,1
Волгоград
182
-22
-13
-3,4
-9,2
+24,2
+28,6
Екатеринбург
228
-31
-20
-6,4
-15,3
+17,4
+21,1
Златоуст
232
-30
-20
-6,6
-15,4
+16,4
+20,6
Иваново
217
-28
-16
-4,4
-11,8
+17,4
+22,5
Казань
218
-30
-18
-5,7
-13,5
+19,0
+24,0
Киев
187
-21
-10
-1,1
-5,9
+19,8
—
Киров
231
-31
-19
-5,8
-14,2
+17,8
+21,9
Кишинев
166
-15
-7
+0,6
-3,5
+21,5
—
Курск
198
-24
-14
-3,0
-8,6
+19,3
+23,6
Луганск
180
-25
-10
-1,6
-6,6
+22,3
+27,4
Львов
183
-19
-7
+0,3
-3,9
+18,8
—
Магнитогорск
218
-34
-22
-7,9
-16,9
+18,3
+23,6
Махачкала
151
-14
-2
+2,6
-0,4
+24,7
—
Минск
203
-25
-10
-1,2
-6,9
+17,8
—
Москва
205
-25
-14
-3,2
-9,4
+19,8
+21,6
Мичуринск
202
-26
-15
-4,3
-10,8
+20,0
+24,5
Мурманск
281
-28
-18
-3,3
-10,1
+12,4
—
Н. Новгород
218
-30
-16
-4,7
-12,0
+18,1
+21,6
Н. Тагил
238
-34
-21
-6,6
-16,1
+16,0
+21,5
Новороссийск
134
-13
-2
+4,4
+2,6
+23,7
—
Одесса
165
-17
-6
+1,0
-2,5
+22,2
—
Оренбург
201
-29
-20
-8,1
-14,8
+21,9
+26,9
Орск
204
-29
-21
-7,9
-16,4
+21,3
+26,3
Пенза
206
-27
-17
-5,1
-12,1
+19,8
+24,1
Пермь
226
-34
-20
-6,4
-15,1
+18,1
+21,8
Петрозаводск
237
-29
-14
-2,9
—
—
—
Рига
205
-20
-9
-0,6
-5,0
+17,1
—
Ростов-на-Дону
175
-22
-8
-1,1
-5,7
+22,9
+27,4
Рязань
212
-27
-16
-4,2
-11,1
+18,8
+23,0
Самара
206
-27
-18
-6,1
-13,8
+20,7
+24,2
С-Петербург
219
-25
-11
-2,2
-7,9
+17,8
—
Саратов
198
-25
-16
-5,0
-11,9
+22,1
+25,7
Смоленск
210
-26
-13
-2,7
-8,6
+17,6
+21,1
Стерлитамак
210
-36
-20
-7,1
-15,2
+19,6
+24,6
Таллинн
221
-21
-9
-0,8
-5,5
+16,6
—
Тбилиси
152
-7
0
+4,2
+0,9
+24,4
—
Тула
207
-28
-14
-3,8
-10,1
+18,4
+22,6
Ульяновск
213
-31
-18
-5,7
-13,8
+19,6
+23,8
Уральск
199
-30
-18
-6,5
-14,2
+22,6
+28,4
Уфа
211
-29
-19
-6,4
-14,1
+19,3
+23,4
Харьков
189
-23
-11
-2,1
-7,3
+20,8
+25,0
Челябинск
216
-29
-20
-7,1
-15,5
+18,8
+22,8
Азиатская часть
Актюбинск
203
-31
-21
-7,3
-15,6
+22,3
—
Алма-Ата
166
-25
-10
-2,1
-7,4
+23,3
—
Балхаш
190
-32
-20
-6,9
-15,2
+24,2
+27,3
Барнаул
219
-39
-23
-8,3
-17,7
+19,7
+24,0
Владивосток
201
-25
-16
-4,8
-14,4
+20,0
—
Енисейск
245
-47
-28
-9,8
-22
+18,4
+22,3
Иркутск
241
-38
-25
-8,9
-20,9
+17,6
+22,6
Караганда
212
-32
-20
-7,5
-15,1
+20,3
+25,1
Красноярск
235
-40
-22
-7,2
-17,1
+18,7
+24,2
Кустанай
213
-35
-22
-8,7
-17,7
+20,2
+25,0
Минусинск
226
-42
-27
-9,5
-21,2
+19,6
+25,1
Новосибирск
227
-39
-24
-9,1
-19,0
+18,7
+23,0
Омск
220
-37
-23
-7,7
-19,2
+18,3
+23,0
Самарканд
132
-13
+3
+2,8
-0,3
+25,5
+33,1
Семипалатинск
202
-38
-21
-8,0
-16,2
+22,2
—
Ташкент
130
-15
-6
+2,4
-0,9
+26,9
+33,3
Тобольск
229
-36
-22
-7,0
-18,5
+18,0
+21,6
Томск
234
-40
-25
-8,8
-19,2
+18,1
+22,5
Тюмень
220
-35
-21
-5,7
-16,6
+18,6
+22,4
Улан-Удэ
235
-38
-28
-10,6
-25,4
+19,4
+23,1
Хабаровск
205
-32
-23
-10,1
-22,3
+21,1
—
Целиноград
215
-35
-22
-8,7
-17,4
+20,2
+25,2
Чита
240
-38
-30
-11,6
-26,6
+18,8
—
продолжение
--PAGE_BREAK--
Приложение №2. Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной и ниже данной (для ориентировочных расчетов).
Город
Температура наружного воздуха,
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
+8
Европейская часть
Архангельск
—
1
10
48
150
380
820
1580
2670
4300
6024
Астрахань
—
—
—
3
32
114
291
601
1238
2460
4128
Баку
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
2860
Брянск
—
—
—
2
17
89
356
870
1730
3210
4950
Вильнюс
—
—
—
—
3
23
130
415
1040
2930
4650
Воронеж
—
—
—
7
34
144
470
1020
1850
3380
4780
Волгоград
—
—
—
1
13
126
420
930
1650
3100
4368
Екатеринбург
—
1
11
54
198
494
1070
1980
3020
4000
5470
Златоуст
—
—
5
48
190
490
1100
2050
3060
4200
5560
Иваново
—
—
5
42
102
275
635
1300
2070
3800
5210
Казань
—
—
1
20
117
328
790
1520
2480
3800
5230
Киев
—
—
—
1
5
36
165
502
1128
2352
4484
Киров
—
—
6
61
173
428
960
1750
2790
4080
5550
Кишинев
—
—
—
—
—
2
46
226
615
2140
3980
Курск
—
—
—
3
15
97
343
872
1740
3260
4750
Луганск
—
—
—
1
8
61
222
605
1260
2760
4320
Львов
—
—
—
—
1
7
40
210
705
2260
4400
Магнитогорск
—
7
26
65
190
566
1250
2560
3360
4100
5250
Махачкала
—
—
—
—
—
3
18
72
260
1030
3620
Минск
—
—
—
4
19
71
232
635
1344
2745
4860
Москва
—
—
3
15
47
172
418
905
1734
3033
4910
Мурманск
—
—
—
6
38
135
452
1117
2276
4002
6740
Н. Новгород
—
—
2
25
99
281
685
1350
2320
3820
5230
Н. Тагил
—
5
19
50
154
465
1030
2340
3300
4080
5700
Новороссийск
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3220
Одесса
—
—
—
—
—
5
26
156
544
1950
3960
Оренбург
—
—
5
35
166
500
1060
1810
2640
3770
4820
Орск
—
—
3
30
202
620
1250
2010
2760
3900
4890
Пенза
—
—
2
11
55
232
670
1420
2390
3670
4950
Пермь
—
3
15
75
220
504
1050
1840
2850
4080
5420
Петрозаводск
—
—
—
4
40
172
480
1070
2050
3890
5690
Рига
—
—
—
—
2
17
94
362
935
2880
4920
Ростов-на-Дону
—
—
—
—
5
41
178
494
1130
2720
4200
Рязань
—
—
1
13
58
187
540
1170
2080
3620
5100
Самара
—
—
1
10
114
400
890
1490
2360
3780
4950
С-Петербург
—
—
—
—
21
83
273
708
1533
2878
5240
Саратов
—
—
—
2
38
232
665
1320
2200
2570
4780
Смоленск
—
—
—
2
23
112
381
964
1852
3241
5050
Таллинн
—
—
—
—
1
19
136
453
1132
2439
5300
Тбилиси
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3650
Тверь
—
—
—
14
48
160
516
1080
2020
3620
5250
Тула
—
—
2
10
24
70
206
456
2440
3500
4960
Ульяновск
—
—
—
12
94
330
800
1560
2420
3660
5110
Уральск
—
—
2
17
98
362
855
1570
2380
3620
4770
Уфа
—
—
5
40
160
436
980
1780
2770
3900
5060
Харьков
—
—
—
1
10
55
254
656
1420
3060
4550
Челябинск
—
—
7
39
166
520
1110
1950
2980
3920
5180
Азиатская часть
Актюбинск
—
—
1
22
154
480
1060
1760
2610
3800
4900
Алма-Ата
—
—
12
31
122
300
622
1102
1810
2820
4000
Барнаул
1
12
52
170
415
792
1430
2260
3120
4130
5250
Владивосток
—
—
—
—
2
91
518
1350
2210
3320
4820
Иркутск
—
7
58
172
458
864
1730
2600
3300
4320
5780
Караганда
—
3
35
109
276
584
1070
1870
2820
4020
5080
Красноярск
1
18
82
210
468
828
1360
2110
3000
4050
5650
Кустанай
—
3
8
75
320
776
1430
2220
3080
4050
5110
Минусинск
—
25
105
282
600
1065
1660
2390
3140
4130
5430
Новосибирск
—
15
89
205
488
910
1550
2430
3290
4270
5450
Омск
1
6
64
195
485
950
1660
2480
3310
4250
5280
Самарканд
—
—
—
—
—
—
10
74
298
744
3170
Семипалатинск
—
6
49
130
320
692
1280
2000
2860
3860
4850
Ташкент
—
—
—
—
—
7
54
178
459
1206
3120
Тобольск
—
6
43
158
386
820
1500
2360
3290
4070
5500
Томск
3
17
82
228
500
932
1600
2500
3360
4400
5600
Тюмень
—
5
25
118
294
670
1270
2120
3050
4050
5280
Хабаровск
—
—
2
53
348
1050
1880
2600
3240
3900
4920
Чита
—
22
146
478
1050
1800
2540
3160
3340
4400
5760
Приложение №3. Среднемесячные температуры наружного воздуха для ряда городов бывшего СССР (по данным СНиП II– А – 6 – 72. Строительная климатология и геофизика).
продолжение
--PAGE_BREAK--