Гидравлический расчет главной питающей магистрали

Экономические показатели тепловой сети - капиталовложения, расход металла, затраты на тепловые потери и электроэнергию - во многом определяются значениями диаметров теплопроводов главной питающей магистрали. Этим обосновывается необходимость диаметры трубопроводов по ее участкам оптимизировать по целевой функции годовых приведенных затрат, минимуму которой соответствует экономический диаметр

. (3.14)

В формуле (3.14) коэффициент Э является фактором экономичности - функцией совокупности исходных данных, отражающих условия строительства и эксплуатации проектируемой тепловой сети, стоимостные показатели энергии и энергоиспользующего оборудования и др.

(3.15)

где: n - число часов работы тепловой сети, при наличии теплового потока горячего водоснабжения, принимается n = 8400 час;

Z_э и Z_т - удельные замыкающие затраты соответственно на электроэнергию и теплоту, грн/кВт-ч; грн/ГДж;

b_н - стоимость 1 кВт мощности сетевых насосов, грн/кВт;

b - стоимостный коэффициент сооружения теплопроводов, грн/м; принимается при непроходных каналах 400/440, при бесканальной прокладке 280/320, при надземной прокладке на опорах высотой до 2,5 м. – 300/320 (через дробную черту указаны значения коэффициента соответственно для прокладок в сухих и мокрых грунтах);

b - коэффициент местных потерь теплоты, принимается при бесканальной прокладке 1,15, при канальной прокладке – 1,2, при надземной прокладке – 1,25;

k - коэффициент теплопередачи от трубопровода в окружающую среду, при учете всех термических сопротивлений, отнесенный к наружной поверхности изоляции, принимается 0,8 ÷ 1,2 Вт/(м² К);

t_ср - среднегодовая температура сетевой воды в обоих трубопроводах, °С.

t_о - среднегодовая температура грунта (при подземной прокладке можно принимать на 2^оС выше среднегодовой температуры наружного воздуха) и наружного воздуха (при надземной прокладке).

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

3.2.1.Исходя из предположения, что все участки магистрали имеют одинаковое техническое решение, по (3.15) определяется общеедля всех участков значение фактора экономичности Э.

3.2.2.Для каждого участка расчетной схемы по (3.14) определяется экономический диаметр трубопровода d_э, м.

3.2.3.По таблице стандартных диаметров труб подбирается ближайший к d_э внутренний диаметр стандартной трубы d_в, м.

3.2.4.Для стандартной трубы с d_в определяется удельная линейная потеря давления, по формуле:

(3.16)

3.2.5. Проверяется скорость сетевой воды на расчетном участке по формуле:

(3.17)

При скорости W_i > 3,5 м/с необходимо принять следующий больший по стандарту d_в и пересчитать для него значения R_i и W_i.

3.2.6. По формуле Б.Л. Шифринсона определяется ориентировочное значение доли падения давления в местных сопротивлениях αна рассчитываемом участке и его приведенную длину L_пр, м;

, (3.18)

, (3.19)

3.2.7. Определяются полное падение давления dP_i и напора dh_i на участке

dP_i=R_i L_пр, Па (3.20)

dh= dP/9560, м. (3.21)

3.2.8. Изменение величины давления (напора) в магистрали от ее конечного узла (диктующего теплового пункта) до начального узла расчетного участка определяются ростом накопительных сумм:

DP_i= SdP_i (3.22)

и

DH= Sdh_i (3.23)

По мере выполнения гидравлического расчета главной питающей магистрали результаты вычислений заносятся в таблицу 3.2

Таблица 3.2. Таблица гидравлического расчета главной питающей магистрали

№

Qi, МВт

Gi, кг/с

Li, м

(1+α)

труба

Ri, Па/м

Wi, м/с

Lпр, м

dрi=Ri·Lпр, Па

DPi=SdPi, Па

dhi, м

DH=Sdhi, м

dэ, м

dв, м

dнхδ, мм

dу, м

3.3. Гидравлический расчет распределительных магистралей

Гидравлический расчет распределительных магистралей тепловых сетей производится в два этапа: предварительный и окончательный. На этапе предварительного расчета падение давления в местных сопротивлениях оценивается по приближенной формуле Б.Л. Шифринсона, а в окончательном - по значению Σξ суммы коэффициентов местных сопротивлений, т.е. с учетом падения давления в каждом отдельном местном сопротивлений.

Каждое ответвление от главной питающей магистрали должно быть рассчитано на располагаемую разность давлений в узле подключения ΔР_п, значение которой берется из таблицы гидравлического расчета главной питающей магистрали.

Подбор диаметров для участков распределительной магистрали ограничен условиями: скорость сетевой воды в трубопроводе W_i < 3,5 м/с, диаметр трубопровода d_в ≥ 0,05 м.

Превышение располагаемого давления ΔР_пв распределительных сетях не допускается.

3.3.1. Предварительный гидравлический расчет

Определяется ориентировочное значение удельного линейного потери давления на каждом участке, Па/м.

, (3.24)

где: ΔР_п – принимается по таблице 3.2 для участка с точкой присоединения;

SL – сумма длин всех участков распределительной магистрали по расчетному направлению, т.е. от узла подключения к главной питающей магистрали до конечного (диктующего) теплового пункта, м.;

G_i - расход воды на участке, кг/с.

Определяется расчетное значение внутреннего диаметра трубопровода, м

(3.25)

По таблице 3.7 стандартных диаметров труб подбирается ближайший к d_р внутренний диаметр стандартной трубы d_в, м.

Проверяется скорость сетевой воды на расчетном участке по (3.17)

(W_i < 3,5 м/с.)

Определяется сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке. Характерными местными гидравлическими сопротивлениями являются входная насадка (переход диаметров), задвижка, отвод, тройник, крестовина, компенсатор.

Для трубопроводов диаметром 100 мм и более в условиях населенных пунктов (при подземной прокладке) применяются сальниковые компенсаторы, а для труб меньшего диаметра - П-образные компенсаторы. Число необходимых к установке компенсаторов определяется по предельной длине секции трубопровода L_к, тепловое удлинение которой поглощается одним компенсатором или, что то же самое - предельным расстоянием между неподвижными опорами, ограничивающими длину секции по условиям прочности и жесткости трубопровода, принимается по табл.3.3.

Таблица 3.3. Предельное расстояние между неподвижными опорами L_к, м.

dу, мм	Канальная и воздушная прокладка	Бесканальная прокладка
компенсаторы
	-		-
	-		-
	-		-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-
				-

Для расчетного участка трубопровода число принимаемых к установке компенсаторов определяется по формуле:

n ≥ (3.26)

Следует отметить, что имеющиеся на расчетном участке повороты с углом 90 – 120° в дальнейшем при расчете температурных деформаций трубопровода будут использованы для их компенсации, но при расчете снижением количества компенсаторов (за счет использования самокомпенсации) можно пренебречь в запас допустимого падения давления в распределительной магистрали.

Количество имеющихся на расчетном участке колен, отводов и тройников - принимается по расчетной схеме тепловой сети. На каждом участке следует предусмотреть в его начале (по ходу теплоносителя) установку перехода диаметров с большего на меньший. На распределительной магистрали учитывается следующие задвижки: секционирующие - через каждые 1000 – 1500 м, которые устанавливаются в узловых камерах после ответвлений; задвижки подключения распределительной магистрали к главной питающей магистрали; в начале и в конце последнего участка распределительной магистрали - на ответвлении, питающем диктующий тепловой пункт. Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице 3.4.

Таблица 3.4. Коэффициенты местных сопротивлений (усредненные)

Местное сопротивление	Символ	ξ
Компенсатор сальниковый		0,3
Компенсатор П-образный		2,4
Колено, угол 60 ^о		0,7
Колено, угол 45 ^о		0,4
Колено, угол 30 ^о		0,2
Отвод (угол 90 ^о)		0,6
Тройник на проход		1,0
Тройник на ответвление		2,0
Задвижка		0,5
Насадок (переход диаметров)		0,6

Результаты предварительного расчета распределительной магистрали заносятся в табл. 3.5.

Таблица 3.5.Форма таблицы предварительного гидравлического расчета

№	Gi, кг/с	Li, м	R^ор, Па/м	dр, м	dв, м	W, м/с	Σξ
ΣРп =	ΣНп =	ΣLi =

3.3.2. Окончательный гидравлический расчет

В окончательном гидравлическом расчете используются значения коэффициентов местных сопротивлений, которые получены в предварительном расчете (Табл.3.5).

Для принятого к установке стандартного диаметра трубопровода определяется фактическая удельная линейная потеря давления R_i (3.16).

Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений L_э по формуле:

(3.27)

Вычисляется приведенная длина рассчитываемого участка L_пр по формуле:

L_пр= L_i + L_э (3.28)

Определяются полное падение давления (3.20) и потеря напора (3.21).

Измененния давления и напора в распределительной магистрали от ее конечного узла до узла подключения к главной питающей магистрали определяются ростом накопительной суммы (3.22) и (3.23) соответственно.

Если образовавшийся в распределительной магистрали свободный напор (Δh_др. = ΔH_п – ΔH) превышает 5%, то в конце последнего участка распределительной сети у теплового пункта необходимо установить дроссельную диафрагму.

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяется по формуле:

(3.29)

где: dдр – диаметр диафрагмы, мм.;

DН_др =2·Dh_др – поскольку, как правило, устанавливают одну диафрагму, которая должна гасить избыточный напор и в подающем и в обратном трубопроводах, м.

Результаты окончательного гидравлического расчета распределительной магистрали заносятся в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Таблица окончательного гидравлического расчета

Дата добавления: 2015-07-11