Схемы водоотводящих сетей и их основные элементы

В зависимости от характера отводимых во внутреннюю водоотводящую сеть, сточные воды подразделяют на: бытовые, производственные, дождевые. Бытовая сеть предназначена для отведения из зданий бытовых и фекальных сточных вод. Если же бытовая сеть устроена в производственных зданиях, то в неё могут поступать в незначительных количествах и производственные сточные воды, приём которых в бытовую сеть не запрещён. Производственная сеть служит для отведения из производственных цехов сточных вод, которые образуются в технологическом процессе. Дождевая сеть (внутренние водостоки) применяется для отведения атмосферных осадков (дождя или воды от таяния снега) с поверхности крыш промышленных, общественных и жилых зданий.

На промышленных предприятиях создаются аналогичные сети, которые называются внутризаводскими или внутриплощадочными.

Рис. 1. Общая схема водоотведения сточных вод города и промышленного предприятия: 1 - внутриквартальные сети; 2 - внутризаводские сети; 3 - уличные сети; 4 - местная насосная станция; 5 - напорный водовод; 6 - коллектор бассейна; 7 - районная насосная станция; 8 эстакада; 9 - главный коллектор; 10- дюкер; 11 - главная насосная станция; 12 - отводные загородные напорные трубопроводы; 13 - очистные сооружения; 14 - выпуск очищенных сточных вод

Присоединение дворовых, внутриквартальных и внутризаводских сетей к уличным трубопроводам осуществляется при помощи соединительных веток, а в месте присоединения к уличной сети устраивается смотровой колодец.

Дворовые, внутриквартальные и уличные водоотводящие сети рассчитываются на самотечное движение сточных вод с частичным их заполнением при допустимых уклонах и незаиляющих скоростях течения жидкости.

В практике проектирования водоотводящих сетей широкое применение получила следующая терминология: уличная сеть; коллектор; коллектор бассейна водоотведения; главный коллектор; отводной коллектор и каналы.

Уличной сетью принято называть систему водоотводящих труб, принимающих сточные воды от дворовых, внутриквартальных или внутризаводских сетей и расположенных выше коллектора.

Коллектором считается сборная водоотводящая сеть, принимающая сточные воды как от вышележащих уличных сетей, так и от тяготеющих к нему дворовых и внутриквартальных сетей, а также сетей промышленных предприятий.

Коллектором бассейна водоотведения называют самый крупный коллектор, прокладываемый по пониженному месту бассейна водоотведения, тальвегу или линии водосбора и принимающий сточные воды от двух или нескольких коллекторов, т.е. от большей части и всего бассейна водоотведения.

Главным является коллектор, принимающий сточные воды от двух или нескольких коллекторов, бассейнов водоотведения одного населенного пункта. В небольших населённых пунктах главным коллектором называют наиболее длинную водоотводящую сеть с большими диаметрами труб.

Отводной коллектор - это часть главного коллектора, которая отводит сточные воды транзитом (без дополнительных присоединений расходов сточных вод) от главного коллектора до главной насосной станции или до очистных сооружений. Отводной коллектор, который располагается за пределами населенного пункта, иногда называют загородным коллектором.

При прокладке водоотводящих сетей на их пути могут встречаться различные препятствия (ручьи, реки, овраги, железные и автомобильные дороги либо подземные сооружения), в этом случае устраиваются дюкеры, штольни или эстакады (мосты).

Отвод сточных вод самотёком на очистные сооружения по условиям рельефа местности не всегда бывает возможным. Исключением может быть ярко выраженный рельеф местности в сторону очистных сооружений при значительном перепаде отметок поверхности земли. В большинстве случаев подвести водоотводящую сеть с небольшими заглублениями к главному коллектору или к главной насосной станции невозможно, так как с увеличением длины водоотводящих сетей обычно глубина заложения труб существенно возрастает, а при глубине более 8 м прокладка труб открытым способом становится затруднительной. Поэтому приходится применять либо метод щитовой проходки, либо осуществлять перекачку сточных вод. В таких случаях в пониженных местах строят насосные станции:

местные (МНС), служащие для перекачки сточных вод от отдельных, неблагоприятно расположенных по рельефу местности объектов или группы зданий;

районные (РНС), служащие для перекачки сточных вод от отдельных районов или бассейна водоотведения;

главные (ГНС), перекачивающие все сточные воды (или большую их часть) от города на очистные сооружения.

После очистных сооружений очищенные воды отводятся в водоём по специальному выпуску.

В практике проектирования водоотводящих сетей, в зависимости от рельефа местности, широкое применение нашли самые разнообразные схемы, показанные на рис. 2.

Перпендикулярная схема (см. рис.2, а), главным образом, применяется для отвода с территории города дождевых и условно-чистых производственных вод. При такой схеме все коллекторы бассейнов водоотведения прокладываются перпендикулярно горизонталям местности, по направлению к водоёму, по наикратчайшему пути.

Пересечённая схема (см. рис. 2, б) имеет такое же направление стока к водоёму, как и перпендикулярная, но при этом коллекторы бассейнов водоотведения перехватываются главным коллектором, который находится в пониженной части населённого пункта вдоль водоёма. Такая схема применяется в городах и населённых пунктах с ярко выраженным уклоном местности к водоёму, и, когда по санитарным требованиям, сточные воды должны быть подвергнуты очистке.

Рис. 2. Схемы водоотведения населённых пунктов: а - перпендикулярная; б - пересечённая; в - веерная или параллельная; г - зонная; д - радиальная

Параллельная или веерная схема (см. рис.2, в) предусматривается при крутом рельефе местности с уклоном к водоёму. В этом случае уличные сети или коллекторы водоотведения прокладывают не перпендикулярно к горизонталям, а под некоторым углом к ним, чтобы уменьшить уклоны трубопроводов и тем самым избежать больших скоростей движения воды, при которых возникает опасность быстрого истирания и разрушения труб.

Зонная или поясная схема (см. рис. 2, г) применяется в тех случаях, когда рельеф территории города состоит из нескольких террас и водоотведение с каждой террасы осуществляется самостоятельной сетью. В том случае, если сточные воды верхней террасы (зоны) могут быть отведены на очистные сооружения самотёком, а для отвода сточных вод из нижней зоны такой возможности нет, то они могут перекачиваться непосредственно на очистные сооружения либо в коллектор верхней зоны. Выбор окончательного решения должен быть экономически обоснован.

Радиальная схема (см. рис.2, д) используется для крупных городов при сравнительно плоском рельефе местности. В этом случае вся территория водоотведения разбивается на несколько бассейнов, имеющих свою независимую сеть и очистные сооружения. При такой схеме водоотводящие сети прокладываются от центра города к периферии в радиальном направлении. Такая схема имеет определенные удобства, особенно при внешнем расширении застройки города, когда не требуется перестраивать существующие сети, а достаточно построить новые, которые могут стать продолжением существующих сетей.

Все перечисленные схемы водоотведения городов и населенных пунктов можно разделить на два вида: централизованную и децентрализованную.

К централизованной схеме следует отнести те схемы водоотведения, у которых все сточные воды поступают на единые очистные сооружения.

Децентрализованную схему обычно устраивают для крупных городов, от которых сточные воды подаются на несколько очистных сооружений.

В ряде случаев из-за сложности рельефа местности места размещения водоёма и специфики гидрогеологических условий в одном населённом пункте, но в разных его районах могут применяться различные схемы водоотведения. Поэтому общая схема водоотведения любого города имеет свои индивидуальные отличительные особенности.

На начертание схемы водоотведения промышленного предприятия большое влияние оказывают многочисленные факторы, а поэтому для промышленных предприятий достаточно сложно представить типовые схемы прокладки сетей, которые в большинстве своём не повторяются.

2.2. Системы водоотведения городов

Система водоотведения – это технологический прием объединения или разъединения потоков сточных вод различного происхождения. Различают общесплавные, комбинированные и раздельные системы водоотведения. Раздельные системы подразделяются на полные раздельные, неполные раздельные и полураздельные.

Общесплавная система водоотведения имеет единую водоотводящую сеть для отведения сточных вод всех видов. Общесплавные системы применяли при наличии рядом с обслуживающим объектом мощных проточных водоемов, обладающих значительной самоочищающей способностью. Особенностью этой системы является оснащение главного коллектора ливнеспуском для сброса смеси сточных вод в водоем без очистки.

Полная раздельная система водоотведения имеет несколько водоотводящих сетей, каждая из которых предназначена для отведения сточных вод определенного вида (бытовая сеть, производственная сеть и дождевая сеть).

Неполная раздельная система водоотведения имеет одну водоотводящую сеть, состоящую из подземных трубопроводов и каналов, предназначенную для отведения смеси бытовых и производственных сточных вод на городские очистные сооружения. По этой производственно – бытовой сети отводится смесь, называемая городскими сточными водами. Отведение и сброс дождевых вод без очистки в водоем производится по открытым лоткам, кюветам и канавам. Обычно эта система применяется для небольших объектов и при дальнейшем улучшении благоустройства населенных мест развивается в полную раздельную систему водоотведения.

Полураздельная система водоотведения имеет две водоотводящие сети – производственно- бытовую и дождевую, в местах пересечения этих сетей устраиваются разделительные камеры. При малых расходах воды в дождевой сети камеры перепускают весь расход дождевых вод в главной общесплавной коллектор производственно- бытовой сети. При больших расходах камеры перепускают в производственно- бытовую сеть наиболее загрязненную часть воды, протекающей по трубам в донной части.

Комбинированная система водоотведения обычно возникает исторически, в результате разной технической политики, реализуемой на различных этапах развития степени благоустройства города. При этом часть обслуживаемого объекта имеет общесплавную систему, а часть – полную раздельную.

2.3. Особенности движения жидкости в водоотводящих сетях

Для проектирования бытовых водоотводящих сетей принимается безнапорный режим движения жидкости с частичным наполнением труб (0,5 – 0,8). Следовательно, водоотводящие сети работают в безнапорном режиме при частичном наполнении, чем обеспечивается некоторый резерв в живом сечении трубопровода.

Через свободную от воды верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция разветвленной водоотводящей сети. При этом из трубопроводов непрерывно удаляются образующиеся в воде газы, которые вызывают коррозию трубопроводов и сооружений на них, осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей и т.п.

В сточных водах содержатся нерастворенные примеси органического и минерального происхождения. Первые имеют небольшую плотность и транспортируются потоком воды. Вторые (песок, бой стекла, шлаки и др.) имеют значительную плотность и транспортируются лишь при определенных скоростях турбулентного режима движения жидкости. Поэтому важнейшим условием проектирования водоотводящих сетей является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых (самоочищающих) скоростей движения жидкости, исключающих образование плотных несмываемых отложений(v≥0,7 м/с)..

Содержащиеся в сточных водах песок и другие минеральные примеси являются абразивными материалами, истирающими стенки трубопроводов в результате транспортирования жидкости. При этом интенсивность истирания пропорциональна скорости потока, движущегося в трубе. Поэтому на основании многолетнего опыта эксплуатации водоотводящих сетей установлены максимально допустимые скорости, равные 4 м/с – для неметаллических труб и 8 м/с – для металлических.

2.3. Гидравлический расчет самотечных трубопроводов

Расчет самотечных трубопроводов заключается в определении их диаметра (или размеров коллектора, если он имеет не круглую форму), уклона и параметров их работы; наполнения и скорости. Предварительно необходимо определить расчетный расход, за который чаще всего принимается максимальный секундный расход сточных вод на участке. Кроме того, должны удовлетворяться технологические и экономические требования.

В целях упрощения гидравлических расчетов водоотводящих сетей движение воды в них условно принимается установившимся и равномерным.

q = ω ^. ν (1)

где q – расчетный расход; ω – площадь живого сечения; ν – скорость.

Скорость может быть определена по формуле Шези:

ν = С√R i (2)

где С – коэффициент Шези; R = ω/χ – гидравлический радиус; χ - смоченный периметр; i = / l – уклон лотка; h_l – падение лотка на длине l.

В формуле (2) принято, что гидравлический уклон l равен уклону лотка i, т.к. движение воды равномерное, при котором глубины потока и средние скорости в сечениях равны.

При проектировании водоотводящих сетей требуется выполнить расчеты большого количества отдельных участков трубопроводов с различными условиями проектирования. Для их расчета пользуются таблицами, номограммами, графиками, различными обобщенными параметрами.

2.4. Расчетные расходы сточных вод

Определение расчетных расходов бытовых и производственных сточных вод. Под расчетным расходом подразумевается расход, являющийся лимитирующим при расчете сооружений водоотведения.

Для расчета водоотводящих сооружений используются средние и максимальные суточный, часовой и секундный расходы, которые определяют по следующим формулам:

Расход	Суточный, м^3/сут	Часовой, м^3/ч	Секундный, л/с
Q
Средний	Q2=qб^.N/1000	q=qб^.N/(1000^.24)	qmid.s=qб^.N/(3600^.24)
Максимальный	Q1=(qб^.N/1000)^.K1	q1=q^.K	qmax.s=qmid.s^.K

где q_б - удельное водоотведение бытовых вод, л/(чел^.сут); N – расчетное население.; К – коэффициент неравномерности поступления сточных вод.

Нормами водоотведения бытовых вод не учитываются расходы воды, поступающие от домов отдыха, санаториев, профилакториев и др. Эти расходы определяются и учитываются отдельно.

Расчетные расходы бытовых вод от промышленных предприятий определяются по формулам:

Q_mid = (25N₁ + 45N₂)/1000, м³/сут,

Q_max.см = (25N₃ + 45N₄)/1000, м³/сут,

q_max.s = (25N₃^.K_б.х. + 45 N₄^.K_б.г)/t^.3600, л/с,

где N₁ и N₂ – число работающих в сутки при удельном водоотведении соответственно в холодных и горячих цехах 25 и 45 л/см; N₃ и N₄ – то же, в смену с максимальным числом работающих при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего; Q_mid - среднесуточный расход; Q_max.см – расход в смену с максимальным числом работающих; К_б.х. = 3 и К_б.г. = 2,5 – коэффициенты часовой неравномерности при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего; t – продолжительность смены, ч.

Расчетные расходы душевых вод с учетом их равномерного образования в течение 45 минут последнего часа смены можно определять по формулам:

Q_{max. cm} = q_Д.С.m_Д 45/1000^.60, м³/см

Q_cm = (q_Д.С.m_Д45 / 1000^.60)(N_cm/N_max), м³/см

q_max.s = q_Д.С.m_Д/3600, л/с

где q_Д.С – расход воды через одну душевую сетку, равный 500 л/ч; m_Д – число душевых сеток; N_cm и N_max – число рабочих, пользующихся душем, соответственно, в рассчитываемую и максимальную смены; 45 – продолжительность работы душа в последний час смены, мин.

Число душевых сеток:

M_Д = N_max^.t_П / t_Д, шт

где t_П = 9 – продолжительность водной процедуры одним пользующимся душем, мин; t_Д = 45 – продолжительность работы душа, мин.

Расчетные расходы производственных сточных вод определяют по формулам

Q_mid = q_П М, м³ / сут;

Q_max.см. = q_П М_max, м³ / см;

q_max.s. = q_П M_maxК_П / (t ^. 3,6), л/с,

где q_П – удельное водоотведение производственных сточных вод, м³, на единицу выпускаемой продукции; М и М_max – количество выпускаемой продукции, соответственно, в сутки и смену с наибольшей производительностью; К_П – коэффициент часовой неравномерности; t – продолжительность смены (технологического процесса), ч.

5. Определение расчетных расходов на участках сети

Расчетные участки трубопроводов и коллекторов – это отдельные расчетные участки, в пределах которых расход считают условно постоянным.

Определение расчетных расходов сточных вод для отдельных участков сети. Расчетный расход для расчетного участка сети можно определить по тяготеющим площадям и по удельному расходу на единицу длины трубопровода. Первый метод «площадей» широко применяется в инженерной практике, второй – метод «длин» - применяется преимущественно при расчете сети с использованием ЭВМ.

При определении расчетного расхода на участке используются понятия транзитного, бокового, попутного и сосредоточенного расхода.

Транзитный расход – расход на предшествующем расчетном участке; боковой расход – расход, поступающий с боковой ветки; попутный расход – расход, поступающий с прилегающего квартала; сосредоточенный расход – расход от нежилого объекта (например, промышленного предприятия).

При определении расчетного расхода общий коэффициент неравномерности вводится только на общий средний расход q_i.

q_поп = q₀ ^. F_i, л/с

где q₀ – модуль стока, м³/га; F_i – общая площадь кварталов, тяготеющая к данному расчетному участку, га.

Модуль стока определяется по формуле

q_o = q_ср.i / ΣF_i;

где q_ср.i – средний секундный расход i-го района, л/с;

ΣF_i – суммарная площадь селитебной зоны i-го района, га.

Для упрощения расчетов условно считают, что попутный расход присоединен в начале участка.

Расчетный расход на отдельном участке сети определяется по формуле

q_i = [(q_поп+q_бок)+q_тр] ^. К_общ + q_c, л/с

где q_поп, q_бок и q_тр – соответственно попутный, боковой и транзитный расходы; К_общ – коэффициент неравномерности; q_c – сосредоточенный расход.

При определении расчетных расходов по методу длин модуль стока, л/(с^.м), определяется по формуле:

q_o = q_ср.i / Σl_i;

где q_ср.i – средний секундный расход i-го района, л/с;

Σl _i – суммарная длина сетей i-го района, га.

2.6. Гидравлический расчет и высотное проектирование водоотводящей сети

Проектирование водоотводящей сети должно обеспечивать следующие оптимальные условия:

1) самоочищение сети, то есть скорости движения сточных вод на любом участке сети не должны быть меньше минимально допустимых для принятого диаметра труб;

2) для обеспечения вентиляции сети и возможного поступления сточных вод расчетное наполнение труб не должно превышать рекомендуемые для соответствующего диаметра;

3) следует соблюдать принцип наращивания скоростей по длине коллектора при слабовыраженном рельефе местности. Исключение допускается при переходе коллектора с крутого участка поверхности земли на более плоский при резком уменьшении уклона трубопровода. Во избежание чрезмерного заглубления коллектора скорость на таких участках может уменьшиться при условии, что ее значения не будут ниже самоочищающих;

4) необходимо обеспечить возможность самотечного присоединения боковых линий;

5) не следует создавать подпора в сети;

6) необходимо обеспечить наименьшую по техническим условиям глубину заложения сети;

7) при больших уклонах местности сточных вод не должны превышать скоростей, предельно допустимых для выбранного материала труб;

8) необходимо уменьшать количество насосных станций;

9) следует обеспечивать возможность расположения коллекторов на нормативно допустимых расстояниях от других трубопроводов и подземных сооружений, как по горизонтали, так и по вертикали.

Гидравлический расчет начинают от диктующих точек – начальных, низкорасположенных и наиболее удаленных точек схемы водоотведения. Гидравлический расчет сводится к выбору диаметра и уклона трубопровода, обеспечивающего пропуск расчетного расхода при скорости не ниже самоочищающей и наполнение не более регламентируемого нормами.

Техника вычисления значительно упрощается, если результаты гидравлического расчета и построение продольного профиля сводятся в таблицу:

№ участка

Длина l, м

qsit, л/с

Диаметр d, мм

Уклон i

Скорость v, м/с

наполнение

Падение i·l

Отметки по расчетным участкам, м

Глубина заложения, м

h/d

h,м

земли

воды

лотка

в начале

в конце

в начале

в конце

в начале

в конце

в начале

в конце

1-2

На основании гидравлического расчета строится продольный профиль канализационного коллектора, который выполняется в масштабах: горизонтальном, равном масштабу плана 1:5000 или 1:10000, и вертикальном, равном 1:50, 1:100 или 1:200. Отметки земли на профиле указывают с точностью до 1 см, а лотков труб – до 1 мм.

На профиле указывают отметки планировки земли, род поверхности, место расположения трассы; углы поворотов, все смотровые колодцы и специально проектируемые сооружения, а также все подземные сооружения, находящиеся в непосредственной близости от водоотводящего трубопровода.

3. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ГОРОДОВ

3.1.Системы и схемы теплоснабжения

Теплоснабжение представляет собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения теплом жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений с целью обеспечения коммунально-бытовых потребностей (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.

Различают местное (МТ) и централизованное теплоснабжение (ЦТ). Система МТ (печное, центральное) обслуживает часть здания, полностью все здание или несколько зданий, система ЦТ- жилой или промышленный район.

Система ЦТ включает источник тепла, тепловую сеть, тепловые пункты и теплопотребляющие здания, сооружения и промышленные установки.

Источниками тепла при ЦТ могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (теплофикация); котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования геотермальных источников.

Теплоносителями в системах ЦТ обычно является перегретая вода с температурой до 200˚С и давлением Р_у≤2,5 МПа и пар с температурой t≤440˚С и давлением до Р_у≤6,2 Мпа. Вода обычно служит для обеспечения коммунально-бытовых, а пар - технологических нагрузок. Выбор температуры теплоносителя определяется экономическими расчетами и требованиями потребителей. С увеличением дальности транспортирования тепла рекомендуется повышать параметры теплоносителя.

3.2.Классификация систем центрального теплоснабжения

Системы центрального теплоснабжения могут быть классифицированы по ряду признаков: 1) по способу присоединения установок отопления; 2) по числу трубопроводов; 3) по виду теплоносителя; 4) по способу регулирования тепла и др.

По способу присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы. В зависимых системах теплоноситель поступает непосредственно из тепловой сети в отопительные установки потребителей, в независимых – в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, который циркулирует в местной установке потребителя.

В зависимости от способа присоединения установок горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые. В закрытых системах на горячее водоснабжение вода из водопровода поступает нагретой до требуемой температуры (обычно до 60-70ºС) водой из тепловой сети в теплообменниках, устанавливаемых в тепловых пунктах. В открытых системах вода подается потребителю непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор).

По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают одно-, двух- и многотрубные системы теплоносителя. Однотрубные системы применяются в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата или в открытых системах горячего водоснабжения, в которых вода полностью разбирается потребителями). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается в источник тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраиваются при необходимости выделения отдельных типов тепловой нагрузки (например, отдельные системы для горячего водоснабжения и отопления). Применение многотрубных систем упрощает регулирование отпуска тепла, способы присоединения потребителей к тепловым сетям, а также их эксплуатацию.

По виду теплоносителя системы ЦТ подразделяются на водяные и паровые.

По способу регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) различают центральное качественное, местное количественное.

Применение тех или других типов систем теплоснабжения обусловливается их особенностями и требованиями потребителей тепла.

По числу трубопроводов наибольшее распространение получили двухтрубные системы: они обеспечивают подачу и возврат теплоносителя к источнику тепла, а также достаточно выгодны в экономическом отношении. Однотрубные и трехтрубные системы применяются только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Тепловые пункты в зависимости от назначения делятся на индивидуальные тепловые (ИТП), предназначенные для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок для одного здания или его части и центральные тепловые (ЦТП)- для двух и более зданий.

По размещению на генеральном плане ТП подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

3.3.Трассировка сети

Для разработки трассировки тепловой сети города или его района необходимы следующие исходные данные: план города в масштабе от 1:2000 до 1:25000; сводная таблица часовых максимальных расходов тепла потребителями города или района с перспективой развития его на 15...20 лет; данные распределения тепла по отдельным видам потребителей теплоты: на бытовое горячее водоснабжение, отопление, технологическое горячее водоснабжение и другие нужды промышленных и коммунальных предприятий за каждую смену.

По своему назначению тепловые сети делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные.

Рис. 1. Конфигурация тепловых магистральных сетей: а - тупиковая; б - кольцевая; 1 - источник теплоты; 2 - магистрали; 3 - тепловые сети распределительные, 4 - то же, внутриквартальные

Трассировку сетей города начинают с магистральных сетей; ее начертание оказывает существенное влияние на построение распределительных и внутриквартальных сетей, на их протяженность и надежность подачи теплоты потребителям. Для правильного выбора трассы тепловых сетей, дающего наилучшее решение с технической, экономической и экологической точек зрения, необходимо выполнение следующих условий:

· - магистральные сети следует прокладывать вблизи центров тепловых нагрузок;

· - трассы должны иметь кратчайшие расстояния;

· - тепловые сети не следует прокладывать, в грунтах в затопляемых районах городов и промышленных предприятий;

· - намеченные трассы не рекомендуется располагать на пятне намечаемой застройки, а также они не должны мешать работе транспортной системы города;

· - трассировка систем теплоснабжения должна обеспечивать удобства при проведении ремонтных работ;

· - выбранный вариант трассы тепловых сетей должен иметь наименьшую стоимость при строительстве и эксплуатации и обладать высокой надежностью;

· - подземную прокладку тепловых сетей не следует намечать вдоль электрифицированных железнодорожных и трамвайных путей во избежание электрической коррозии металлических трубопроводов;

· - в вечномерзлых грунтах прокладка тепловых сетей должна быть только наземной; это правило необходимо соблюдать и при прокладке сетей в солончаковых грунтах, так как в весенне-осенний период во время намокания такого грунта усиливается его коррозионное действие.

Магистральные тепловые сети по конфигурации делятся на тупиковые и кольцевые (см. рис.1).

3.4.Расчет тепловых сетей

Начальной стадией проектирования любой системы теплоснабжения является определение тепловых потоков. Тепловые потоки могут быть определены по рекомендациям СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» следующими способами.

1. Для промышленных предприятий – по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленом порядке, либо по промерам аналогичных предприятий.

2. Для жилых районов городов и других населенных пунктов по следующим формулам:

3. Для максимальных тепловых потоков, Вт:

а) на отопление жилых и общественных зданий

;

б) на вентиляцию общественных зданий

;

в) на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

,

где - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, Вт;

А – общая площадь жилых зданий, м²;

- укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт;

k₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принимается равным 0,25;

k₂ – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, при отсутствии данных принимается равным для общественных зданий, построенных до 1985 г – 0,4, после 1985 г – 0,6.

3.5.Гидравлический расчет тепловых сетей

Расчетный расход сетевой воды (кг/ч) для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска тепла определяется отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по следующим формулам:

а) на отопление

;

б) на вентиляцию

;

в) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения при параллельной схеме присоединения водоподогревателей

;

г) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения

,

где τ₁ и τ₂ – температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при расчетное температуре наружного воздуха, ºС;

τ ₁^/ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети, ºС;

τ ₂^/ - температура воды водоподогревателя горячего водоснабжения, рекомендуется принимать 30ºС;

t_h – температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей, ºС;

t_c – температура холодной водопроводной воды в отопительный период, при отсутствии данных принимается равной 5ºС.

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых схемах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска тепла вычисляются по формуле

,

где k₃ – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления принимается по рекомендациям в зависимости от мощности теплового потока и типа системы.

Открытая система с тепловым потоком 100 и более МВт……0,6

------------------//-------------------- менее 100 МВт……...0,8

То же, закрытая 100 и более МВт………………………………1,0

--------//----------менее 100 МВт………………………………….1,2.

Принципы расчета гидравлического режима сетей как при открытой, так и при закрытой системах, включая питание сетей от нескольких источников тепла, тупикового и кольцевого начертания аналогичны расчету систем водоснабжения.

3.6.Устройство тепловых сетей

Трубы, их соединения и виды прокладки. Для тепловых сетей наибольшее распространение получили стальные электросварные (ГОСТ 10704-76), стальные бесшовные трубы (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75). Кроме названных металлических труб в последние годы находят применение неметаллические трубы, В экспериментальных целях для прокладки тепловых сетей используются асбестоцементные, железобетонные и с пластмассовым покрытием трубы. Пластмассовые трубы могут быть применены в системах теплоснабжения с температурой теплоносителя до 100 °С. В системах с более высокой температурой применение пластмассовых труб требует специальных материалов. Тепловые сети из неметаллических труб значительно дешевле, но их надежность, по сравнению с металлическими, намного ниже.

Стальные трубы соединяются, как правило, сваркой. Этот вид соединения по прочностным свойствам не уступает прочности самих труб. Асбестоцементные трубы соединяются с помощью манжетных компенсаторов либо муфт с резиновыми уплотнительными кольцами, служащими одновременно и для компенсации температурных деформаций. Эти соединения менее надежны, чем сварные: при просадке грунта или нарушении соосности труб возможны нарушения стыков и утечка воды.

Трубопроводы тепловых сетей прокладываются параллельно рельефу местности с уклоном не менее 0,002. В нижних точках тепловых сетей предусматриваются специальные камеры с устройством выпусков для слива воды, в верхних точках - воздушных кранов для выпуска воздуха при заполнении сети и впуска - при опорожнении.

Прокладка тепловых сетей может осуществляться в проходных, полупроходных и непроходных каналах, а также быть надземной. Первый вид прокладки широкого использования не нашел, хотя применение его целесообразно в крупных городах. В таких каналах (коллекторах) прокладываются большая часть инженерных подземных городских сетей: теплопроводы, водопроводы, силовые и осветительные кабели, кабели связи и др.

Прокладка теплопроводов в настоящее время преимущественно осуществляется в непроходных каналах, непосредственно в грунтах (бесканальная прокладка) и на опорах по выровненной поверхности земли.

При прокладке трубопроводов в непроходных каналах наибольшее распространение получили каналы лоткового (КЛ) и сборного (КС) типов. В том случае, если по каким-либо причинам монтаж железобетонных каналов невозможен, выкладывают кирпичные каналы.

Надземная прокладка может осуществляться на низких (высотой 0,5...2,0 м) и высоких опорах (высотой 2...3 м). Этот вид прокладки применяется на резервных территориях населенных пунктов, производственных предприятиях, в районах вечной мерзлоты, а также и в других случаях при достаточном обосновании.

При бесканальной прокладке (рис. 2) трубопроводы со специальной жесткой тепловой изоляцией укладываются непосредственно в грунт на специальную подготовку. На строительную площадку трубопроводы поступают уже с тепловой изоляцией, а на месте монтажа выполняется изоляция только стыков. Если на трассе тепловых сетей имеются грунтовые воды с высоким уровнем воды, то предусматривается водопошжение (дренаж). С этой целью параллельно теплопроводам прокладываются дренажные трубопроводы, которые и удаляют грунтовые воды. Уклон труб попутного дренажа должен быть не менее 0,003, причем он может не совпадать с уклоном тепловых сетей.

В последние годы нашла применение бесканальная прокладка теплопроводов в засыпных порошках. Изоляция трубопроводов с помощью засыпных гидрофобных порошков получила широкое распространение за рубежом. Одной из конструкций такого типа, разработанной Всесоюзным теплотехническим институтом, является прокладка теплопроводов в засыпных самоспекающихся асфальтитах. Основным компонентом для изготовления самоспекающегося порошка служит природный битум-асфальтит или искусственный битум-продукт нефтеперерабатывающих заводов.

Рис. 2. Бесканальная прокладка теплопроводов: а - в грунтах сухих; б - то же, в мокрых; 1 - трубопровод подающий; 2 - то же, обратный; 3 - песчаная подготовка; 4 - трубопровод дренажный

Бесканальная прокладка теплопроводов может быть выполнена также из литых конструкций. В качестве материала для сооружения таких теплопроводов используется пенобетон или перлитобетон.

Прокладка сетей в каналах обходится дороже, чем бесканальная. Однако к достоинствам прокладки в каналах следует отнести меньшие потери тепла в окружающую среду, большую долговечность и удобство эксплуатации при вскрытии каналов во время ремонта тепловых сетей. Их недостатком является возможность заиливания каналов при попадании в них талых дождевых вод.

Для отключения отдельных участков сети при проведении ремонтных работ предусматривается установка задвижек через 1000 м. Кроме того, задвижки необходимо устанавливать на всех ответвлениях от магистрали.

Глубину заложения тепловых сетей при прокладке в каналах принимают не менее 0,5 м до верха перекрытий каналов, при бесканальной - не менее 0,7 м до верха изоляционной оболочки трубопровода. В проходных, полупроходных и непроходных каналах трубопроводы покрываются изоляцией. Изоляция осуществляется сравнительно просто - нанесением теплоизоляционного слоя непосредственно на трубопровод или поверх его покровного гидрофобного рулонного материала.

Вид материалов и изделий для основного теплоизоляционного слоя, применяемых для изоляции трубопроводов тепловых сетей; битумоперлит, битумокерамзит, битумовермикулит, пенополиуретан, пенополимербетон, фенольный поропласт, армопенобетон, маты и плиты минераловатные и другие.

Особенно тщательно следует изолировать теплоизоляционные конструкции теплопроводов при их наземной прокладке. В этом случае применяются алюминиевые или из его сплавов листы, тонколистовая сталь, сталь листовая углеродистая общего назначения, стеклопластик рулонный, армопластмассовые материалы и др. При небольших объемах работ можно использовать асбестоцементную штукатурку по металлической сетке.

При подземной прокладке для размещения теплопроводов, компенсаторов, воздушников, выпусков, дренажей и других видов арматуры и КИП, а также их обслуживания устраиваются надземные павильоны или подземные камеры.

Камеры тепловых сетей могут быть сборными железобетонными, монолитными и кирпичными. Высота камер должна быть не менее 2 м. Число люков при площади камеры до 6 м² принимается не менее двух, а при площади более 6 м² - четырех. В камерах предусматриваются водосборные приямки размером не менее 400 на 400 мм и глубиной 300 мм. Размеры камер зависят от диаметров трубопроводов, оборудования, которое в них устанавливается, от условий монтажа оборудования и требований к обслуживанию.

Опоры трубопроводов. Опоры подразделяют на подвижные и неподвижные. Подвижные предназначены для восприятия массы теплопровода и обеспечения свободного перемещения в горизонтальном направлении.

По конструктивному устройству различают опоры скольжения, качения, также подвесные (рис. 3). Скользящие опоры применяют при всех способах прокладки теплопроводов. С увеличением диаметров труб нагрузки на опоры и силы трения возрастают и находят применение катковые и роликовые опоры, которые хорошо работают на прямолинейных участках сети, но не рекомендуются к применению на криволинейных участках. Подвесные опоры используют для труб небольшого диаметра, достоинством их является возможность применения на участках с поворотами, так как подвеска позволяет трубам свободно поворачиваться. Расстояние между подвижными опорами выбирается в зависимости от диаметра труб.

Рис. 3. Конструктивные элементы тепловых сетей: а - размещение компенсатора в нише; б - неподвижная щитовая опора; в - сальниковый компенсатор; г - скользящая опора; д - катковая опора

Неподвижные опоры (рис, 3, в) предназначены для фиксации в определенной позиции элементов теплопровода, не допускающих смещения - в камерах у ответвлений, в точках расположения запорной арматуры, у сальниковых компенсаторов. Эти опоры разделяют теплопровод на участки, независимые друг от друга в восприятии усилий от температурных деформаций, и поэтому их устанавливают на середине участка между компенсаторами. Наиболее распространены щитовые опоры, устанавливаемые в стенках канала, передача осевого усилия производится кольцевыми стенками с косынками. Для защиты бетонного щита от перегрева в кольцевой зазор между ним и теплопроводом вставляется прокладка из асбеста.

Компенсаторы. При протекании горячего теплоносителя по трубопроводам имеет место температурное удлинение участков, жестко защемленных неподвижными опорами. При отсутствии устройств, компенсирующих это удлинение, возникают значительные напряжения продольного изгиба, способные разрушить конструкцию. Для компенсации удлинений по трассе устанавливаются компенсаторы, которые по принципу действия можно разделить на две группы: 1) гибкие радиальные, 2) осевые, в которых удлинения воспринимаются телескопическим перемещением труб.

К гибким компенсаторам относятся изогнутые под углом участки труб. При такой естественной компенсации необходимо обеспечить в каналах просвет, достаточный для свободного перемещения плеч труб. С этой же целью в бесканальных прокладках места поворотов заключаются в непроходные каналы. Искусственные компенсаторы используют только после исчерпания всех возможностей естественной компенсации. Наиболее распространены гибкие компенсаторы П-образного типа (рис. 4.4, а). Достоинством гибких компенсаторов является то, что они не нуждаются в обслуживании и поэтому для них не требуется сооружения камер. Недостатками их является повышенное гидравлическое сопротивление, повышенный расход труб и необходимость устройства ниш, что связано с увеличением строительных работ.

Осевая компенсация имеет место в сальниковых компенсаторах (рис. 3, б). При удлинении трубопровода внутренний стакан вдвигается в полость наружной обоймы. Герметичность обеспечивается сальниковой набивкой из асбестового шнура, пропитанного графитом в кольцевом зазоре между стаканом и обоймой.

4. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ГОРОДОВ

Для газоснабжения городов исходя из технико-экономической целесообразности применяются только те газы, теплота сгорания которых больше 13-15 МДж/м³.

Наибольшую ценность для газоснабжения городов представляют природные газы, состоящие главным образом из углеводородов метанового ряда. Особенностью природных газов являются их высокая теплотворная способность, низкое содержание балласта и для большинства месторождений – отсутствие сероводорода и других вредных примесей. Эти газы имеют теплоту сгорания 32-36 МДж/м³, плотность 0,73-0,75 кг/м³ и содержат 75-98% метана, пропан, бутан, пентан углекислый газ и азот.

Искусственные горючие газы делятся на две группы. К первой группе относятся газы высокотемпературной (1000˚) и среднетемпературной (500-600˚) перегонки, которые получаются при нагревании твердого или жидкого топлива без доступа воздуха (коксохимические, коксовые, газосланцевые и другие газы) Их теплота сгорания составляет 16-18 МДж/м³, плотность 0,45-0,5 кг/м³. В горючих, особенно в искусственных газах содержатся вредные и балластные примеси (сероводород, аммиак, цианистые соединения и окись углерода), содержание которых нормируется.

Для обнаружения утечек газы не имеющие естественного характерного запаха одорируют. Характерный запах должен ощущаться при содержании в воздухе даже 1% природного и 0,5% сжиженного газа.

4.1.Нормы и режим потребления газа. Определение расчетных расходов

В населенных местах газ расходуется жителями, коммунально-бытовыми предприятиями и учреждениями, автотранспортом, промышленностью и теплоэлектростанциями; кроме того, он используется для отопления зданий.

Средние нормы расхода газа (в МДж) на различные нужды определяются по СНиП 2.04.08-87.

Систему газоснабжения рассчитывают на максимальный часовой расход, определяемый по совмещенному суточному графику потребления газа всеми потребителями.

Расчетный часовой расход газа (м³/ч) на хозяйственно-бытовые нужды рекомендуется определять как долю годового расхода газа по формуле

,

где - коэффициент часового максимума (коэффициент перехода от годового расхода к максимальному часовому расходу газа); - годовой расход газа, м³.

Значения для населенных мест принимают в зависимости от численности населения, снабжаемого газом, а для коммунально-бытовых потребителей – в зависимости от назначения предприятия по рекомендациям СНиП. Например, при числе жителей до 1 тыс. чел. =1/1800, при числе жителей 1 млн. - =1/3700; для бани =1/2700, для предприятий общественного питания =1/2000. Значения для отраслей промышленности приведены в СНиПе.

Если известно количество и тип устанавливаемых газовых приборов, то расчетный часовой расход газа (м³/ч) находят как сумму номинальных расходов газа, принимаемых для приборов с учетом коэффициента одновременного их действия по формуле

,

где K_s – коэффициент одновременности для однотипных приборов или группы приборов; q_n – номинальный расход газа прибором или группой приборов, м³/ч; n_i – количество однотипных приборов или группы приборов (все значения принимаются по СНиП 2.04.08-87)

Количество газа, необходимое для целей отопления, вентиляции и централизованного горячего водоснабжения, вычисляют с учетом максимальных тепловых потоков, определяемых по требованиям СНиП 2.04.07-86 «Теплоснабжение» и теплоты сгорания газа.

4.2.Системы газоснабжения, трассировка сетей и размещение сооружений

Газовое хозяйство населенных мест состоит из следующих основных сооружений: газораспределительных станций ГРС (природный газ) или газовых заводов (искусственный газ), газгольдерных станций, наружных распределительных газопроводов различного давления, газорегуляторных пунктов ГРП, ответвлений и вводов на объекты, использующие газ, а также из внутренних газопроводов и приборов потребления газа.

В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы подразделяют на следующие категории: 1) низкого давления – с давлением газа не более 5 кПа; 2) среднего давления – с давлением газа от 5кПа до 0,3 МПа; 3) высокого давления I категории с давлением газа более 0,6 и до 1,2 МПа; II категории с давлением газа более 0,3 и до 0,6 МПа.

Газопроводы низкого давления предназначаются для снабжения газом жилых и общественных зданий, а также мелких промышленных и коммунально-бытовых предприятий.

Газопроводы среднего и высокого (II категории) давления прокладывают для питания распределительных газопроводов низкого и среднего давления (через ГРП), а также промышленных и коммунально-бытовых предприятий (через местные газорегуляторные установки).

Газопроводы высокого давления (с давлением газа более 0,6 МПа) предназначены для подачи газа к городским газорегуляторным пунктам, местным газорегуляторным пунктам крупных предприятий, а также к предприятиям, технологический процессы которых требуют применения газа высокого давления.

По начертанию в плане системы распределения газа, по аналогии с системами водоснабжения, делятся на тупиковые, кольцевые и смешанные. Конфигурация газовых сетей, а также принимаемые в них рабочие давления в условиях города влияют на размещение ГРС, ГРП.

По числу ступеней давления в газовых сетях системы газоснабжения подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоступенчатые. Необходимость совместного применения нескольких ступеней давления газа в городах возникает из-за большой протяженности городских газопроводов, несущих большие газовые нагрузки, наличия потребителей, которые требуют различных давлений, из-за условий эксплуатации и др.

При выборе той или иной схемы распределительной сети следует помнить, что самой рациональной из них будет та, которая удовлетворяет следующим основным требованиям: 1) обеспечивает подачу всем потребителям расчетного количества газа заданного давления; 2) имеет наименьшие строительную и эксплуатационную стоимости; 3) надежна в работе.

Газопроводы высокого давления трассируют по окраине населенного места или по районам с малой плотностью населения, а газопроводы среднего и низкого давления – по всем улицам, причем газопроводы больших диаметров по возможности следует прокладывать по улицам с неинтенсивным движением.

Газовые сети обычно прокладывают в земле (подземные прокладки). На территориях промышленных и коммунально-бытовых предприятий возможно применение надземной прокладки по стенам и крышам зданий, по колоннам и эстакадам. Допускается надземная прокладка внутриквартальных (дворовых) газопроводов на опорах и по фасадам зданий.

Разрешается прокладывать два и более газопровода в одной траншее, но в этом случае расстояния между газопроводами в свету следует назначать из условий удобства монтажа и ремонта трубопроводов (не менее 0,4 м при диаметрах труб до 300 мм и не менее 0,5 м при больших диаметрах). Расстояния по горизонтали меду подземными газопроводами и другими коммуникациями и сооружениями должны соответствовать рекомендованным СНиП. На отдельных участках расстояния могут быть уменьшены не более, чем в 2 раза (при соответствующем обосновании).

При пересечении газопроводами других подземных коммуникаций расстояния между ними по вертикали в свету должны быть не менее: 0,15 м при пересечении водопровода, канализации, телефонной сети; 0,5 м – электрокабеля или телефонного бронированного кабеля; 1 м – маслонаполненного электрокабеля высокого напряжения. Арматуру, устанавливаемую на газопроводах, следует располагать не ближе 2 м от края пересекаемых коммуникаций и сооружений. При пересечении газопроводами каналов теплосети, канализационных коллекторов и тоннелей их прокладывают в футлярах, выходящих за наружные стенки пересекаемых сооружений на 2 м с каждой стороны. Переходы газопроводов через реки, каналы и другие водные преграды осуществляются подводными (дюкерами) и надводными (по мостам, эстакадам и др.) способами.

Газопроводы, транспортирующие влажный газ, прокладывают ниже уровня промерзания грунта (считая до верха трубы). Для стока и удаления конденсируемой влаги их кладут с уклонами не менее 0,002 и в нижних точках размещают сборники конденсата.

Газопроводы, транспортирующие осушенный газ, прокладывают в зоне промерзания грунта на глубине не менее 0,8 м от поверхности земли (до верха трубы или футляра). В местах, где не предусмотрено движение автотранспорта, глубину прокладки допускается уменьшать до 0,6 м.

Газовые сети сооружаются из металлических и пластмассовых труб. Их диаметры и протяженность в значительной степени зависят от количества и расположения ГРС. При выборе количества и мест размещения ГРС и ГРП необходимо учитывать поддержание заданного режима работы газовых сетей, возможность дублирования одного сооружения другим при аварии, соблюдение оптимального расстояния до наиболее удаленных точек, питаемым данным сооружением. Для приближенных расчетов рекомендуется принимать расстояние между ГРС по внешнему кольцу сети в пределах 10-15 км, если на каждый километр длины кольца в среднем приходится 50-100 тыс. м³ расхода газа в 1 сут., радиус действия ГРП 500-1000 м и пропускную способность одного ГРП 500-5000 м³/ч.

4.2.Расчет газовых сетей

После проведения трассировки сети составляют расчетные схемы. Для городских распределительных сетей, где количество потребителей велико, принимают упрощенную схему разбора газа, условно допуская равномерное потребление газа по всей длине газопровода.

При тупиковой разветвленной сети все участки, кроме последнего, имеют как путевой, так и транзитный расходы. Установлено, что для участков длиной l со смешанной нагрузкой (путевой и транзитный расходы) без особой погрешности расчетный расход Q_р можно вычислить по формуле

,

где Q_тр и Q_пут – транзитный и путевой расходы соответственно; α – коэффициент, принимаемый равным 0,5-0,55.

.

В кольцевых сетях путевые расходы сначала приводят к узловым, а затем определяют расчетные расходы исходя из условий равновесия узла. Расчет газовых сетей в принципе аналогичен расчету водопроводных сетей. Узловой расход Q_узл в точке пересечения участков численно равен полусумме путевых расходов участков, прилегающих к узлу:

,

где ΣQ_пут – сумма путевых расходов участков, сходящихся в узле, м³/ч.

Правильность вычислений проверяют равенством

,

по которому сумма узловых расходов должна равняться общему расходу газа. Условием равновесия узла является правило, согласно которому сумма расходов потоков, притекающих к узлу, будет равна сумме расходов потоков, уходящих от него.

Расчетные расходы для кольцевых сетей определяются в следующем порядке.

1. Сначала вычисляют удельный расход газа Q_уд на единицу площади застройки, в м³/(ч^.га).

При разных плотностях застройки, удельных потреблениях газа в отдельных районах (кварталах) города удельные расходы вычисляют для каждого района (квартала).

2. По площадям, тяготеющим к отдельным кольцам (контурам), вычисляют расходы газа (м³/ч) для отдельных колец по формуле

,

где - площадь застройки, обслуживаемого кольцом, га.

3. Вычисляют удельные расходы газа, м³/(ч^.м), отнесенные к единице длины периметров колец

,

где L – длина периметра кольца, м.

4. Определяют путевые расходы по участкам Q_пут (м³/ч) как произведение длины участка на сумму удельных расходов колец, с ним граничащих

.

При наличии площади, расположенной вне кольца, расход от этой площади суммируют с расходом участка, к которому она тяготеет, т.е. от которого предполагается питание потребителей газа этой площади.

5. Узловые расходы определяют как полусумму путевых расходов участков, сходящихся в узле. При наличии сосредоточенных расходов их прибавляют к ближайшим узловым расходам распределительной сети.

6. Намечают наиболее рациональные направления потоков.

7. Вычисляют расчетные расходы газа по отдельным участкам сети из условия равновесия узлов.

1. Гидравлический расчет газопроводов

Различают объемные и массовые скорости и расходы газа.

Объемную скорость газа определяются по формуле

,

где Q – объемный расход газа, м³/с; f_тр – площадь поперечного сечения трубы, м².

Массовую скорость определяют по уравнению

v_m=G/f_тр = Qρ/ f_тр,

где G – массовый расход газа; ρ – плотность газа при данном давлении и температуре, кг/м³.

В пределах расчетных скоростей газы движутся по трубопроводам преимущественно в турбулентном режиме. Только в газопроводах малого диаметра при небольших скоростях движения газ может двигаться в ламинарном режиме.

Для ламинарного режима (характеризуется числом Рейнольдса Re≤2000) потери давления определяются по формуле

,

где ν – коэффициент кинематической вязкости, м²/с, d – диаметр трубопровода, м.

Потери давления в газопроводах среднего и высокого давления во всей области турбулентного движения следует рассчитывать по формуле

,

где Р_н и Р_к – соответственно абсолютное давление газа в начале и конце газопровода, МПа;

n_э – эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимается равной 0,01 для стальных и 0,005 см для полиэтиленовых труб.

Для удобства гидравлического расчета составлены таблицы и номограммы. Потери давления в местных сопротивлениях (коленах, тройниках, запорной арматуре и т.д.) допускается учитывать путем увеличения длины газопроводов на 5-10%.

Дата добавления: 2015-07-15