Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 37 из 101

Рис. 5.15. Пьезометрический график однотрубных сетей

а — линии горячего водоснабжения, б — конденсато- провода

На рис. 5.15, а показан пьезометриче­ский график сети горячего водоснабжения. По этой сети вода подается от станции к абонентам. Пьезометрический график име­ет уклон в сторону движения воды. Н_{ — пьезометрический напор на станции; Н₂ и Ну — пьезометрические напоры в точках 2 и 3 сети; Н_А—Н₆— пьезометрические напо­ры на абонентских вводах.

Пьезометрические напоры на абонент­ских вводах должны превышать высоту абонентских установок горячего водоснаб­жения.

На рис. 5.15,6 показаны пьзометриче- ский график и схема конденсатной сети. Г1о этой сети конденсат откачивается от або­нентов на станцию. Пьезометрический гра­фик имеет уклон от абонентов к станции. Н_{ — пьезометрический напор в конденса- топроводе на станции; Н₂н Ну — пьезомет­рические напоры в точках 2 и 3 конденсат­

ной линии; Я₄ — Н₆ — пьезометрические напоры в конденсатной линии у абонентов. Эти напоры создаются установленными у абонентов конденсатными баками, разме­щенными на соответствующей высоте, или конденсатными насосами.

4. 
   МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА РАЗВЕТВЛЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
   

В качестве исходных данных для расче­та обычно задаются: схема тепловой сети, параметры теплоносителя на станции и у абонентов, расход теплоносителя и длина участков сети. Искомой величиной являет­ся диаметр сети. Поскольку в начале расче­та неизвестен ряд величин, требующихся для определения диаметра сети, то задачу приходится решать методом последователь­ных приближений. Расчет обычно прово­дится в два этапа: предварительный и про­верочный.

Ниже приведена методика расчета раз­ветвленной тепловой сети (рис. 5.16).

Предварительный расчет

1. 
   Выбирают расчетную магистраль, т.е. направление от станции до одного из або­нентов, которое характеризуется наимень­шим удельным падением давления.
   

В паровых сетях удельное падение дав­ления, Па/м,

R = 8р/1,

где 8р — падение давления в магистрали, Па; / — длина магистрали, м.



Рис. 5.16. Схема разветвленной тепловой сети

В водных сетях удельное падение давле­ния, Па/м, где &Н— разность полных напоров в конеч­ных точках магистрали, т.е. потеря напора в магистрали, м; у — удельный вес воды

в трубопроводе, Н/м³.

Если падение давления между станцией

и любым потребителем одно и то же, то рас­четной магистралью является линия, соеди­няющая станцию с наиболее удаленным по­требителем.

Предварительно задаются распределе­нием падения давления (видом пьезометри­ческого графика) расчетной магистрали. Если нет каких-либо ограничений по усло­виям профиля, высотности зданий и другим факторам, то распределение падения давле­ния (пьезометрический график) расчетной магистрали выбирают прямолинейным.

2. 
   Расчет начинают с начального участка расчетной магистрали. Задаются или опре­деляют по (5.24) долю местных потерь а это­го участка. Находят удельное падение давле­ния на этом участке, принимая условно до­лю местных потерь давления на всей расчет­ной магистрали равной доле местных потерь на данном участке Если на рис. 5.16 расчет­ной магистралью является 0-I-2-3-4-6, то удельное линейное падение давления на на­чальном участке 0-1 расчетной магистрали
   

⁵Ро-! ₌ ⁵Ро-б

/_о.,(1 + а) /₀.₆(1+а)

8^q.iY ₌ 5Я₀,₆у

/_o.i(l +а) W^1+a)’

где 8р₀.₆, &Ро.\ — полное падение давления в расчетной магистрали и на начальном участке, 8Н₀.₆, 5//₀.₍ — потери напора в расчетной магистрали и на начальном участке; /₀.₆, — длина расчетной маги­

страли и начального участка.

3. 
   Предварительно определяют диаметр начального участка расчетной магистрали d_0A из условия квадратичного закона со­противлений по (5.13) или (5.16).
   

При расчете паропроводов удельный вес пара в начале и в конце рассчитываемого участка трубопровода определяют для пе­регретого пара по давлению и температуре, а для влажного пара по давлению и степени сухости. Давление пара на станции в точке О задано. Давление пара в точке / вычисля­ется ио формуле р , = - 8^0. ,.

Проверочный расчет

1. 
   По ГОСТ или таблице сортамента труб подбирают ближайший диаметр трубопро­вода первого участка магистрали с/д., (см. приложение 11).
   
2. 
   По (5.12) или (5.15) определяют удельное линейное падение давления .
   
3. 
   По (5.20) или (5.21) рассчитывают эк­вивалентную длину местных сопротивле­ний на участке 0-1.
   
4. 
   Находят полное падение давления (напора) на участке 0-1
   

ЬРо-i ^6-i ^o-i6 ^{+ а} )’

или

WrWo-/¹ где а' = /_э//₀.,.

5. 
   Определяют давление пара или распо­лагаемый напор воды в конечной точке рас­считываемого участка р\ = р§ - Ьр\_}.\ или
   

В аналогичной последовательности про­водят расчет всех других участков расчет­ной магистрали. Расчет каждого последую­щего участка начинают с определения удельного линейного падения давления. Так, расчет участка 1-2 начинают с вычис­ления значения

8jPi.2 8/?1,

‘‘² “ /,.₂(1 + а) /,.₆(1 + а)’

или

¹² /,.2(1+01) /,.₆(1+а)’

гае 8/?,.₆ =/, Р₆ и 8Н,.₆ = Н\ - Н₆.

Ответвления рассчитывают как транзит­ные участки с заданным падением давле­ния (напора). При расчете сложных ответв­лений, например ответвления 2-8-9, снача­ла находят расчетное направление как на­правление с минимальным удельным паде­нием давления, а затем проводят все ос­тальные операции в указанной выше после­довательности.

Падение давления в паровой сети зада­ется для гидравлического расчета по распо­лагаемому давлению на станции и требуе­мому давлению у абонентов.

При проектировании конденсатопрово- дов, принимающих по пути конденсат, от­водимый из паропроводов, необходимо, чтобы давление в конденсатопроводе было, по крайней мере, на 0,05 МПа меньше, чем в паропроводе. Указанное условие требует­ся для нормального дренажа конденсата из паропровода.

Пример 5.1. Провести гидравлический рас­чет двухтрубной водяной тепловой сети и по­строить ее пьезометрический график.

Схема тепловой сети показана на рис. 5.17, а и б, а геодезический профиль сети и высота або­нентских систем нанесены на рис. 5.17, в.

К тепловой сети присоединены по зависимой схеме четыре отопительные установки, имею­щие следующие расчетные расходы воды:

Индекс установки А В С D

Расход воды, кг/с 27,8 13,9 55,6 13,9

Средняя температура воды в сети т_ср = 75 °C, средний удельный вес воды у_ср = 9550 Н/м³. Рас­четная температура воды в подающей линии те­пловой сети т=150 °C.

На всех абонентских вводах должен быть обеспечен располагаемый напор Д//_аб S 15 м.

Рис. 5.17. Схемы и пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети

Располагаемый напор на коллекторах станции ДЛ_С = 95 м.

Ниже приведены длины отдельных участков тепловой сети по трассе: точках системы (отопительная установка А) не превышает допустимого значения;

2. 
   намечаем вид графика гидродинамиче­ских напоров. Располагаемая потеря напора в се­ти Л_ст - ДЛ_а = 95 - 15 = 80 м.
   

Наиболее просто эту потерю напора распреде­лить поровну между подающей и обратной линия­ми тепловой сети, г.е. принять 5//_п = 5//₀ = 40 м. В этом случае полные напоры в подающем и обратном коллекторах на станции составят Н„ = 105 м, Н_о = Юм.

Пьезометрический напор в наиболее высо­кой точке сети 3 в подающей линии Н_ц2 = 105 - - 40 - 25 = 40 м. При таком пьезометрическом напоре невскипание воды обеспечивается при

= 150 °C;

2. 
   выбираем расчетную магистраль. По­скольку на всех абонентских вводах должен быть обеспечен один и тот же располагаемый на­пор Д//_а = 15 м, то расчетной магистралью явля­ется линия, соединяющая станцию с наиболее удаленным абонентом. В данном случае расчет­ной является магистраль 0-1-2-4-6.
   

Длина расчетной магистрали /₀.₆ = 1900 м;

2. 
   определяем на основе исходного задания и данных приложения 10 сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке 0-1:
   

Номер

участка 0-1 1-2 2-3 1-7 2-4 4-5 4-6

1, м 250 650 500 500 400 300 600

На трубопроводах тепловой сети установле­ны следующие местные сопротивления: задвиж­ки в начале и конце каждого участка на подаю­щей и обратной линиях; 10 отводов под углом 90° на каждый километр трубопровода; 10 саль­никовых компенсаторов на каждый километр трубопровода.

Решение. Согласно порядку предварительно­го расчета:

1) выбираем статический напор тепловой се­ти Н_ст = 50 м и наносим его на пьезометрический график (линия S5). При этом статическом напоре обеспечивается избыточное давление в верхних точках отопительных установок, а пьезометри­ческий статический напор в наиболее низких


Падение давления на участке 0-1


⁵Po-i


40-9550-250

1900


= 50 200 Па.


Расход воды на участке 0-1

G = 27,& + 13,9+55,6+ 13,9 = 111,2 кг/с.

По (5.246) определяем долю местных сопро­тивлений на этом участке


1, 15-3,82


4,5


111,2


²⁵⁽Ч 750 200/250


= 0,22;


5) предварительно вычисляем удельное ли­нейное падение давления и диаметр участка 0-1;


о _ ^8рм _ 50 200 °-' /_о.|(1+а) 250-1,22


164 Па/.м;

207

Электронная библиотека http://tgv.khstu.ru/

но (5 16) находим диаметр участка

^o-i = 117 • 10 • 111,2 /164 =

= 0,266 м = 266 мм

Проверочный расчет

1. 
   Выбираем ближайший стандартный внут­ренний диаметр d^^ = 309 мм (325 • 8 мм)
   
2. 
   По (5 15) или номограмме рис 5 8 опреде­ляем удельное линейное падение
   

/?; = 13,64 • IO'⁶ - 111,2²/О,ЗО9^5,25 = 79 Па/м

3. 
   По (5 21) рассчитываем эквивалентную длину местных сопротивлений участка 0-1
   

/_э = 60,7 • 4,5 • 0,309^1,25 = 48 м

4. 
   Г1о (5 25) вычисляем падение давления на участке 0-1
   

5po-i = 79(250 + 48) = 23 600 Па

5. 
   Потеря напора на участке 0-1
   

=8р’₀._}/у = 23 600/9550 = 2,45 м

6. 
   Поскольку потеря напора на участке 0-1 в подающем и обратном трубопроводах сети одинакова, то располагаемый напор в точке 1 те­пловой сети
   

Д/Г, = Н_с - 25/75., = 95 - 2 • 2,45 = 90,1 м

Расчет участка 0-1 магистрали на этом закан­чивается Анало1ично рассчитываются все ос­тальные участки расчетной магистрали Резуль­таты расчета всех участков магистрали приведе-

ны ниже
Номер	С,	R-r d,	d',
участка	кг/с	Па/м мм	ММ	Па/м
0-1	111,2	164 266	309	79
1-2	83,4	187 238	259	115
2-4	69,5	235 208	207	249
4-6	13,9	260 НО	125	149
Номер		5/>',	5//(	//;
участка	м	Па	м	м
0-1	48	23 600	2,45	90,1
1-2	75,5	83 500	8,75	72,6
2-4	66	108 000	П,2	50,2
4-6	74	95 000	9,95	30,3
В аналогичной		последовательности		прово-

дится также расчет ответвлений При предвари- 208

тельном определении удельной линейной пот< ри давления в ответвлении значение 5// находит ся как разность располагаемых напоров в не чальпой и конечной точках ответвления По располагаемым напором понимается разност полных напоров в подающем и обратно: трубопроводах в данной точке тепловой сети

4. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ
   

Основным исходным значением дл гидравлического расчета сети служит рас четный расход сетевой воды При нахожде нии расчетного расхода целесообразно учи тывать не только существующие нагрузки намеченные к присоединению к теплово? сети в ближайшие годы, но также и пер спективы развития системы теплоснабже­ния Это особенно важно при определена расхода воды для расчета магистралей и основных ответвлений распределитель­ных сетей

На современном этапе развития градо­строительства в старых городах происходит замена изношенного жилого фонда с печ­ным отоплением новыми благоустроенны­ми жилыми домами с современным сани­тарно-техническим оборудованием При проектировании тепловых сетей следует предусматривать возможность присоедине­ния этих зданий к тепловым сетям без пере­кладки основных коммуникаций

При определении расчетных расходов воды в городских тепловых сетях целесооб­разно учитывать нагрузку горячего водо­снабжения для всех жилых зданий незави­симо от того, имеется ли при проектирова­нии внутри зданий разводка горячего водо­снабжения, так как в процессе благоустрой­ства городов все жилые здания оборудуют­ся системами горячего водоснабжения

Когда в тепловой сети кроме постоянно­го расхода воды на отопление имеется пере­менный расход сетевой воды на горячее во­доснабжение, зависящий от графика на­грузки горячего водоснабжения (абонент­ские вводы с параллельным или смешан­ным присоединением систем отопления и горячего водоснабжения), суммарный рас­четный расход воды в тепловой сети на го­рячее водоснабжение не является ариф­метической суммой максимальных расхо­дов воды на горячее водоснабжение у або­нентов из-за несовпадения максимумов расхода.

Расчетный расход сетевой воды на горя­чее водоснабжение в отдельных элементах сети можно определить путем введения поправки к арифметической сумме расхо­дов в виде коэффициента попадания в мак­симум <р. Значения этого коэффициента следующие: для магистралей 0,7—0,75; для ответвлений 0,8—0,9; для внутрикварталь­ных сетей и абонентских вводов 1,0,

В открытых системах теплоснабжения расчетные расходы воды получаются в ряде случаев различными для подающего и об­ратного трубопроводов (абонентские вводы с несвязанным регулированием при наличии регуляторов расхода перед отопительной системой). Однако подающие и обратные трубопроводы сети обычно прокладывают­ся одного диаметра, хотя имеют место случаи, когда целесообразно укладывать трубы разного диаметра согласно гидра­влическим расчетам. Расчетный расход во­ды в этом случае должен выбираться из ус­ловия, чтобы суммарная потеря напора при расходе воды в подающем (G_o + G_B + G_r) и обратном (G_o + G_B) трубопроводах была равна суммарной потере при одинаковом расходе воды G в подающем и обратном трубопроводах.

Этот расчетный расход воды, по которо­му и следует выбирать диаметры тепловой сети при использовании открытой системы, определяют по формуле

G = Хв ^{+ С}о.в^Сг + 0-^5С?- (5.28а)

где G_{o в} — суммарный расчетный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию: G_0B ^{= G}o ^{+ G}a> G_r — расчетный расход сетевой воды из подающего трубопровода на горячее водоснабжение. По СНиП «Те­пловые сети» [130]

G = G_OB + 0,6G_r. (5.286)

Расчетный часовой расход подпиточной умягченной деаэрированной воды для ком­пенсации утечек в закрытых системах теп­лоснабжения принимается равным 0,75 % объема воды в трубопроводах тепловых се­тей и присоединенных к ним местных сис­тем потребителей, а в транзитных магистра­лях 0,5 % объема воды в них. Объем воды в трубопроводах тепловых сетей (магист­ральных, распределительных, ответвлений к отдельным зданиям) определяется по про­ектным или фактическим данным.

При отсутствии данных об объеме воды в распределительных сетях и ответвлениях его ориентировочно определяют из расчета

13—16 м³ на 1 МДж/с суммарной расчетной тепловой нагрузки.

Объем воды в местных отопительно­вентиляционных системах определяют по удельному объему воды на 1 МДж/с сум­марной расчетной отопительно-вентиляци­онной нагрузки из расчета 26 м³ для жилых

и общественных зданий и 13 м³ для про­мышленных зданий.

При отсутствии данных о магистраль­ных и распределительных сетях, а также о типе абонентских установок для предвари­тельных расчетов можно определять объем воды в закрытых системах теплоснабжения, исходя из удельной емкости 55 м³ на

1 МДж/с (65 м³ на 1 Гкал/ч) суммарной рас­четной тепловой нагрузки отопления, вен­тиляции и горячего водоснабжения.

Для ориентировочных расчетов можно принимать расчетный часовой расход под­питочной воды в закрытых системах тепло­снабжения равным 1,5 % расчетного расхо­да сетевой воды. Объем воды в местных ус­тановках горячего водоснабжения откры­тых систем теплоснабжения вычисляется из расчета 5 м³ на 1 МДж/с средненедельной нагрузки горячего водоснабжения.

Расчетный расход подпиточной воды в открытых системах превышает расчет­ный расход подпиточной воды в закрытых системах на расход для компенсации уте­чек из местных установок горячего водо­снабжения.

4. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ
   

Одна из задач гидравлического расчета сети заключается в определении характе­ристик насосов. Рабочий напор сетевых на­сосов замкнутой водяной сети вычисляется по формуле

Н = 8Н_Т + 8Н_п + 8Н₀ + Л Н_к, (5.29)

где 5Н_Т — потеря напора в подогреватель­ной установке (бойлерной)станции, пико­вой котельной и станционных коммуника­циях (обычно 20—25 м); 8Н_П, 8Н₀ — потери напора в подающей и обратной линиях теп­ловой сети (определяются гидравлическим расчетом сети); ДН_К— требующийся распо­лагаемый напор в конечной точке сети на абонентском вводе (МТП) или групповой подстанции (ГТП) с учетом потери напора в авторегуляторах.

Значение ДН_К зависит от местной тепло­потребляющей установки и схемы ее при­соединения к тепловой сети. При размеще­нии узлов присоединения на абонентских вводах (МТП) можно принимать следую­щие значения Д//_к:

при зависимом присоединении отопи­тельных и вентиляционных установок без применения элеваторов, а также при неза­висимом присоединении с помощью по­верхностных подогревателей 6—10 м;

при присоединении отопительных уста­новок с помощью элеватора 15—20 м;

при последовательном включении водо­водяных подогревателей горячего водо­снабжения и элеваторного узла 20—25 м. 210

При групповом присоединении абонент­ских установок к тепловой сети через ГТП значения &Н_П и £>Н₀ в (5.29) представляют

собой потери напора в подающей и обратной линиях тепловой сети между источником те­плоты (ТЭЦ, котельной) и ГТП.

При зависимой схеме присоединения абонентских установок за пределами ГТП следует к вышеуказанному значению Д//_к прибавить потери напора в трубопроводах сетевой воды между ГТП и абонентской ус­тановкой. Характеристики основных типов сетевых насосов, устанавливаемых на ТЭЦ, а также ряда насосов для групповых и местных подстанций приведены в прило­жениях 12—13.

Проектная подача рабочих сетевых на­сосов, устанавливаемых на станции, долж­на соответствовать максимальному расходу воды в сети. Количество устанавливаемых сетевых насосов должно быть не менее двух, из которых один резервный. При чис­ле параллельно работающих сетевых насо­сов больше пяти установку резервного на­соса можно не предусматривать.

Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения в летний период целесооб­разно в закрытых системах теплоснабжения устанавливать на станции специальный на­сосный агрегат меньшей мощности.

В открытой системе теплоснабжения на­пор подпиточных насосов, устанавливае­мых на станции для восполнения водозабо­ра и утечек воды из тепловой сети, опреде­ляют исходя из летнего режима работы сис­темы по формуле

Н= H„ + 8H_n-Z, (5.30)

где Н_ст — статический напор в тепловой се­ти (обычно 60 м); &Н_Л — суммарная потеря напора в подпиточной линии и в тепловой сети при летнем режиме работы системы; Z— геодезическая отметка уровня воды в баке, из которого ведется подпитка системы.

Напор насосов, устанавливаемых у па­ровых абонентов — потребителей пара для откачки конденсата на станцию,

H = 5H_K + Z, (5.31)

где 5//_к — потеря напора в конденсатопро- воде на участке от сборного бака абонента до приемного бака станции при расчетном расходе конденсата в конденсатопроводе; Z— разность геодезических отметок бака станции и бака абонента.

Если бак станции установлен ниже або­нентского бака, разность геодезических от­меток Z имеет отрицательный знак. Учиты­вая неравномерность откачки конденсата, подачу конденсатных насосов принимают равной полуторакратному максимально-ча­совому расходу конденсата.

4. 
   РЕЗЕРВИРОВАНИЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
   

В современных системах теплофикации крупных городов теплота от каждой ТЭЦ пода­ется обычно в районы теплоснабжения по не­скольким параллельным магистралям. Эти маги­страли обычно секционируются, т.е. разделяют­ся с помощью секционирующих задвижек на секции длиной 1—3 км. Через определенные расстояния секции параллельных магистралей могут соединяться блокирующими линиями (пе­ремычками), как это, например, показано на рис. 5.1.

В случае аварии на какой-либо секции маги­страли эта секция выключается из работы и вы­водится в ремонт. Поток сетевой воды, который в нормальных условиях проходит через данную секцию, перепускается с помощью блокирую­щих перемычек через соответствующую секцию параллельной магистрали, после чего по следую­щей блокирующей перемычке вновь поступает в данную магистраль [24].

На рис. 5.18, а показана в однолинейном изо­бражении принципиальная схема блокировки двух четырехсекционных магистралей А и В. По такой схеме блокируются отдельно подаю­щие и обратные магистрали параллельных сетей.

Если, например, на секции НА подающей ма­гистрали А произойдет авария, то эту секцию вы­ключают из работы и выводят в ремонт. В этом

1 1А	1 ПА ‘	• IHA ,	1 IVA
Б1	БП	БП1	BIV I
IB	ПВ	П1В	IV В