курсавая работа. 1 определение тепловых нагрузок

• Название: 1 определение тепловых нагрузок
• Анкор: курсавая работа
• Дата: 31.03.2022
• Размер: 1.67 Mb.
• Имя файла: Shirokov_Vasilyev (1).docx
• Тип: Документы; #432830
• страница: 5 из 8

Рисунок 5.2 – График изменения суммарного расхода сетевой воды в зависимости от

температуры наружного воздуха

6 Выбор вида тепловой сети и способ

а прокладки трубопроводов

Для проведения гидравлического расчета тепловой сети необходимо выбрать схему теплоснабжения потребителей.

Как было принято ранее, тепловая сеть для теплоснабжения жилого района закрытая водяная двухтрубная, для теплоснабжения промышленного предприятия тепловая сеть двухтрубная с системой возврата конденсата открытого типа.

Так как надземные теплопроводы долговечнее и более ремонтно пригодны по сравнению с подземными [7], то для теплоснабжения промышленного предприятия применяется надземный способ прокладки тепловой сети. Для теплоснабжения жилого района из архитектурных соображений применяется подземная прокладка тепловой сети в непроходных каналах.

На основе принятых видов и способов прокладки тепловой сети производится ее гидравлический расчет.
7 Гидравлический расчёт тепловой

Задачей данного раздела является:

а) определение диаметров трубопроводов;

б) определение падения давления (напоров);

в) определение давлений (напоров) в различных точках сети;

г) увязки всех точек системы при статическом и динамическом режимах в целях обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

Диаметры труб прямого и обратного хода сетевой воды примем одинаковыми.

Расчёт ведём согласно с [2], [6] и [7].

Гидравлический расчёт проводим только для режима, соответствующего температуре наружного воздуха в точке излома температурного графика.

Диаметры труб прямого и обратного хода сетевой воды примем одинаковыми, также как и вязкость и плотности воды, а также эквивалентную шероховатость. Такой шаг обеспечит одинаковое падение давления в подающем и обратном трубопроводах и, следовательно, упростит расчёт.

Исходные данные:

- схема тепловой сети.



Рисунок 7.1 – Схема тепловой сети

7.1. РАСЧЕТ РАСХОДА ВОДЫ ПО ОБЪЕКТАМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Расчетный расход воды на отопление определяется по формуле [3]
. (7.1)

Расчетный расход воды на вентиляцию [1]
. (7.2)
Расчетный расход воды на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения [3]
. (7.3)

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле [3]

, (7.4)
где к₂ – коэффициент запаса учитывает долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаем по [4]

k = 1,2.
Таким образом согласно формулам (6.1)-(6.4) определяем расход воды у потребителей

Расчётный расход воды определяется по формуле

(7.5)

Расчётный расход воды на жилой район:



Расчётный расход воды на промышленное предприятие:



Суммарный расчётный расход теплосети:

G = G₁ + G₂ , (7.6)

G = 195,9+144,8=340,7 (кг/с)
7.2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ МАГИСТРАЛИ

Предварительно выбирается главная магистраль как наиболее удаленная с наибольшими потерями давления на участке.

Необходимо рассмотреть геометрию сети – рис. 7.1. Видим, что имеются 2 магистрали: участок И - ПП, И-ЖР.

(7.7)

где – линейное удельное падение давления в трубопроводе, примем = 50 Па/м;

– приведенная длина участка сети, , м;

–геометрическая длина участка сети;

Z₁, Z₂ – геометрические высоты источника и приёмника соответственно;

– плотность воды, примем = 977,8 кг/м³. Вода при расчёте принимается несжимаемой жидкостью;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

(7.8)

Жилой район:

;

Промышленное предприятие:



_{Таким образом, в качестве главной магистрали принимаем участок сети от источника теплоснабжения до жилого района.}

- расчётные расходы воды по отдельным участкам ( кг/с; кг/с; (кг/с).

7.2.1 РАСЧЕТ УЧАСТКОВ ГЛАВНОЙ МАГИСТРАЛИ ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА

УЧАСТОК ТК - И:

Задаёмся R_л = 50 Па/м;

Определяем ориентировочный внутренний диаметр трубопровода, м:

, (7.8)

Где А – коэффициент, зависящий от эквивалентной шероховатости и плотности воды . Для водяных тепловых сетей м; А=

 м;

Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 10704-63 на стальные трубы: d_вн = 720 мм, толщина стенки δ = 7 мм

Скорость воды в трубопроводе:

(7.9)

 м/с;

Критерий Рейнольдса:

, (7.10)

где – кинематическая вязкость, примем её при температуре в падающей линии  0,416·10^-6. Тогда:

 

Предельное число Рейнольдса:

(7.11)



Re > Re_пр, значит коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле:

(7.12)

;

Уточняем величину линейной потери напора:

(7.13)

Па/м;

Сумма местных сопротивлений определяется по формуле:

, (7.14)

где ξ_задв – сопротивление задвижки;
ξ_комп – сопротивление компенсаторов;

n_комп – количество компенсаторов по длине на каждые 100 м;

ξ_сш – сопротивление сварных швов;

n_сш – количество сварных швов по длине на каждые 10 м;



Потери давления на участке:

(7.15)

где - потери на трение по длине трубопровода, Па;

- потери на местные сопротивления в трубопроводе, Па.

(7.16)

(7.17)



Потери напора:

(7.18)



УЧАСТОК ТК – ПП:

Задаёмся Па/м;

Расход: G = G_пп = 144,8 (кг/с)

Определяем ориентировочный внутренний диаметр трубопровода, м:

 м;

Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 10704-63 на стальные трубы: d_вн = 478 мм, толщина стенки δ = 5 мм

Скорость воды в трубопроводе:

 м/с;

Критерий Рейнольдса:

 ;

Предельное число Рейнольдса:

Re > Re_пр, значит коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле:

;

Уточняем величину линейной потери напора:

(7.19)

Па/м;

Сумма местных сопротивлений:



Потери давления на участке:





Потери напора:



РАСЧЕТ ОТВЕТВЛЕНИЯ ТК – ЖР:

Основой расчёта служат известный расход на участке ТК-ЖР и падение давления от тепловой камеры до предприятия.

Задаёмся R_л = 50 Па/м;

Расход: G = G_ТК-ЖР = 195,9 (кг/с)

 мм;

Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 10704-63 на стальные трубы: d_вн = 53 мм, толщина стенки δ = 5 мм

Скорость воды в трубопроводе:  м/с;

;

;

;

Па/м;

Сумма местных сопротивлений:









Небаланс: Па

Необходимо установить на участке ТК - ЖР устройство понижающее давление, самое распространённое из них – диафрагма. Рассчитаем размер её отверстия:

(7.20)

мм;

7.2.2 РАСЧЁТ ДЛЯ ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА

Расчет ведется аналогично расчету для отопительного периода.

Расчетный расход воды для летнего периода равен расходу на горячее водоснабжение в закрытых система водоснабжения, кг/с:

(7.21)

Расчётный расход воды на жилой район:



Расчётный расход воды на промышленное предприятие:



Суммарный расчетный расход воды:

(7.22)



УЧАСТОК ТК-И

Расчет ведем для выбранной трубы: dвн = 720 мм, толщина стенки δ = 7 мм.

Скорость воды в трубопроводе:

 м/с;

Критерий Рейнольдса:

 

Предельное число Рейнольдса:



Re< Re_пр, значит коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле:

;

Уточняем величину линейной потери напора:

Па/м;

Сумма местных сопротивлений определяется по формуле:



Потери давления на участке:









Потери напора:



УЧАСТОК ТК-ПП:

Расчет ведем для выбранной ранее трубы: d_вн = 478 мм, толщина стенки δ = 4 мм,

Скорость воды в трубопроводе:  м/с;

Критерий Рейнольдса:

 ;

Предельное число Рейнольдса:

Re < Re_пр, значит коэффициент гидравлического трения рассчитывается по формуле:

;

Уточняем величину линейной потери напора:

Па/м;
Сумма местных сопротивлений:



Потери давления на участке:









Потери напора:



РАСЧЕТ ОТВЕТВЛЕНИЯ ТК – ЖР:

Диаметр трубы выбран ранее по ГОСТ 10704-63 на стальные трубы: d_вн = 530 мм, толщина стенки δ = 5 мм.

Скорость воды в трубопроводе:  м/с;

;

;

;

Па/м;
Сумма местных сопротивлений:













Небаланс: Па

7.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЁТА

Таблица 7.1 – Результаты гидравлического расчёта сети при зимнем режиме

Участок	GОТ, кг/с	, м	dвн, мм	, м/с		, Па	, м вод. ст.
Участки магистрали
И - ТК	340,7	406	720	0,89	0,018	12343	1,28
ТК-ЖР	195,9	421	530	0,94	0,019	19659	2,04
Ответвления
ТК- ПП	144,8	283	478	0,86	0,020	10942	1,14

Таблица 7.2 – Результаты гидравлического расчёта сети при летнем режиме

Участок	GЛ, кг/с	, м	dГ, мм	, м/с		, Па	, м. вод. ст.
Участки магистрали
И - ТК	69,6	406	720	0,18	0,019	527	0,05
ТК-ЖР	33,3	421	530	0,16	0,021	623	0,06
Ответвления
ТК - ПП	36,4	283	478	0,22	0,021	708	0,07

8 ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА. ВЫБОР СЕТЕВОГО И ПОДПИТОЧНОГО НАСОСА
8.1 ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА
8.1.1 Построение пьезометрического графика начинаем с определения напора в коллекторе обратного трубопровода на источнике системы теплоснабжения. На рисунке 10.1 – точка 1.
(8.1)
, так за нулевой уровень приняли z = 0 м.


8.1.2 Напор в обратном трубопроводе в точке ТК. На рисунке 8.1 – точка 2:
(8.2)


8.1.3 Напор в обратном трубопроводе в точке ЖР (точка 3):
(8.3)

8.1.4 Напор в прямом трубопроводе на абонентских вводах в жилой район с учётом потерь напора в абонентской установке ΔН_аб = 15 м. вод. ст, (точка 4)
(8.4)


8.1.5 Напор в прямом трубопроводе в точке ТК (точка 5):
(8.5)

8.1.6 Напор в коллекторе прямого трубопровода в точке И (точка 6):
(8.6)


8.1.7 К пьезометрическому напору на подающем коллекторе добавляются поте- ри напора в теплоприготовительной установке ΔН_тпу=10 м.вод.ст (точка 7).
8.1.8 Напор в обратном трубопроводе на выходе из ПП (точка 8):
(8.7)

8.1.9 Напор в прямом трубопроводе на вводе в ПП (точка 9):
(8.8)


Нагнетательный патрубок сетевого насоса:
(8.9)




Рисунок 8.1 – Пьезометрический график


8.2 ВЫБОР НАСОСОВ

Для выбора насосов необходимо знать напор Н_н который должен создавать насос, и его подачу V_н при данном напоре. В нашем случае подавать необходимо воду, с температурой не более 70ºС.

Выбранная нами схема подключения абонентов и подогрева воды предусматривает выбор насосов следующего назначения:

1. 
   Сетевые – обеспечивают движение воды в сетевых трубопроводах. Источник [1] требует наличия не менее двух сетевых насосов, один из которых является резервным;
   
2. 
   Подпиточные – компенсируют утечки воды в сети. Для закрытой сети их число также должно быть не менее двух, при одном резервном;
   

8.2.1 ВЫБОР СЕТЕВЫХ НАСОСОВ

Напор сетевых насосов следует принимать равным разности напоров на нагнета-тельном и всасывающем патрубках сетевого насоса при суммарных расчетных расходах воды. Напор сетевого насоса равен:

(8.10)

где ΔН_тпу –потери давления в теплоприготовительной установке, ΔН_тпу=10м.вод.ст

ΔН_ПОД – потери давления в подающей линии:

для отопительного периода:

(8.11)



для летнего периода:

; (8.12)



ΔН_ОБР – потери давления в обратной линии:

для отопительного периода:

ΔН_ОБР = ΔН_ПОД = 3,3 м. вод. ст.;

для летнего периода:

ΔН_ОБР = ΔН_ПОД = 0,2 м. вод. ст.;

ΔН_АБ – потери давления в абонентской установке или располагаемый напор на абонентском вводе, принят ранее 15 м. вод. ст.

По формуле (8.10) для отопительного периода составит:

ΔН_С = 10 + 3,3 + 3,3+ 15 = 31,7 м. вод. ст.;

По формуле (8.10) для летнего периода составит:

ΔН_С = 10 + 0,2+ 0,2 + 15 = 25,2 м. вод. ст.;

Подача сетевого насоса в отопительный период равна расчётному расходу сетевой воды:

. Делим данный расход пропорционально на 4 насоса. Расход каждого насоса равен .

Зная значение характеристики сети и, задаваясь различным значением напора, определяем значение расхода и, таким образом, строим характеристику сети.

Определим сопротивление сети для одного насоса:





Результаты расчёта напора при различных расходах теплоносителя представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Результаты расчета напора при различных расходах теплоносителя

V, м3/ч	0	50	100	150	200	250	350
ΔНс, м.вод.ст.	0,00	0,81	3,23	7,28	12,93	20,21	39,61

Рисунок 8.2 – Гидравлическая характеристика сети



Рисунок 8.3 – Области работы центробежного насоса
По расходу воды одного насоса в отопительный период и напору сетевого насоса выбираем пять насосов фирмы «Grundfos» NKG 200-150-315.2, с частотой

вращения n_нас = 1450 об/мин - горизонтальный консольный одноступенчатый с осевым подводом воды [11], один из которых является резервным.

Летний период

Подача сетевого насоса в летний период равна расчётному расходу сетевой воды:



Определим сопротивление сети для одного насоса:





Результаты расчёта напора при различных расходах теплоносителя представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 – Результаты расчета напора при различных расходах теплоносителя

V, м3/ч	0	50	100	150	220	280
ΔНс, м.вод.ст.	0,00	0,96	3,86	8,68	18,67	30,24

Рисунок 8.4 – Гидравлическая характеристика сети



Рисунок 8.5– Области работы центробежного насоса
По расходу воды одного насоса в отопительный период и напору сетевого насоса выбираем два фирмы «Grundfos» NKG 150-125-315, с частотой

вращения n_нас = 1450 об/мин - горизонтальный консольный одноступенчатый с осевым подводом воды [11], один из которых является резервным.