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: 38 из 101

Рис. 5.18. Принципиальная схема блокировки двух четырехсекционных магистралей (а) и их пьезометрический график (б)

случае поток сетевой воды, проходящий через секцию IA, перепускается по блокирующей пе­ремычке Б1 в секцию ПВ, а из нее этот поток во­ды возвращается в секцию ША через вторую блокирующую перемычку БП

При аварийном режиме через резервирую­щую секцию, в нашем примере через секцию НВ, проходит увеличенный расход воды, что вызы­вает соответствующее увеличение потери напо­ра на этом участке. Для того чтобы при возмож­ном аварийном режиме на одной из секций маги­страли расходы воды у абонентов оставались не­изменными или изменялись незначительно, ма­гистральные сети должны обладать определен­ной резервирующей способностью. Для этой це­ли диаметры таких магистралей должны опреде­ляться, исходя из некоторого более низкого зна­чения удельного линейного падения давления Л Р по сравнению с Л_л для сети без резерва:

$ = k^pR„, (5.32)

где — коэффициент резервирования по удельному падению давления.

Из условия обеспечения при аварийном ре­жиме расчетного расхода воды у всех тепловых потребителей коэффициент резервирования для двухтрубной тепловой сети с постоянным удель­ным линейным падением давления вдоль глав­ной магистрали и одинаковой длиной всех сек­ций вычисляется по формуле

к^р„ = п/(п + 2) , (5.33)

где п — число секций по трассе магистрали.

211

При выводе (5.32) не учитывалась возмож­ность одновременной аварии на подающей и об­ратной линиях из-за малой вероятности такой ситуации. Падение давления в двух блокирую­щих перемычках (в начале и в конце участка), включаемых в работу при аварии, принято рав­ным падению давления в одной секции магист­рали при нормальном режиме.

Резервирующая способность может быть за­дана при проектировании и учтена с помощью коэффициента резервирования, отнесенного к другим расчетным параметрам, например к расходу теплоносителя или к диаметру участ­ков магистрали, в виде

6^Р = k^f_aG, (5.34а)

ИЛИ

d^p = k^p_dd, (5.346)

где <5^ри с/^р— расчетные расходы и диаметры участков магистрали, выбранные с учетом резер­вирования; G, d — те же параметры в сети без учета резервирования; k^p_Ci — коэффициент ре­зервирования по расчетному расходу воды; к^р — коэффициент резервирования по расчет­ному диаметру магистрали:

k^p_G = 7(и + 2)/и ; (5.35а)

= [(н + 2)/н]°’¹⁹ . (5.356)

Подача и напоры сетевых насосов в источни­ках теплоты, а также мощность их приводных двигателей должны выбираться в рассматривае­мых условиях по аварийному режиму.

На рис. 5.19 дана зависимость коэффициен­тов резервирования k^p_G, k^p_d от числа секций магистральной тепловой сети. Коэффициент ре­зервирования по диаметру магистрали k^p_d, непо­средственно влияющий на размер капиталовло­жений в тепловые сети, заметно уменьшается с увеличением числа секций магистралей от одной до пяти-шести. При дальнейшем увеличе­нии числа секций значение к_d изменяется мало.

В то же время увеличение числа секций вызыва­ет дополнительные начальные затраты на соору­жение секционирующих камер и дублирующих связей. Поэтому число секций больше пяти-шес­ти, как правило, экономически не оправдано.

На рис. 5.18,6 приведен пьезометрический график тепловой сети состоящей из двух сблоки­рованных четырехсекционных магистралей Л и В (см. рис. 5.18, а). Линия 1 — пьезометрический график тепловой сети, запроектированного без учета резервирования, при нормальной ее работе; линия 2 — то же, но с учетом резервирования (Лд < 1); линия 3 — график сети, запроектиро­ванного с учетом резервирования, но при аварий­ном выключении из работы секции НА.

Как видно из пьезометрического графика, при аварийном выключении участка НА в конеч­ных точках магистрали поддерживаются распо­лагаемые напоры, необходимые для нормальной работы абонентов. Без учета резервирования та­кие режимы реализовать невозможно При учете резервирования повышается гидравлическая ус­тойчивость системы теплоснабжения, так как су­щественно возрастает располагаемый напор в конечных точках магистральной сети при нор­мальном режиме (более подробно см. §6 4)

4. 
   РАСЧЕТ ДЛИННЫХ ТРАНЗИТНЫХ ПАРО- И ГАЗОПРОВОДОВ
   

При транспорте упругой среды (газа или па­ра) по длинным трубопроводам происходит за­метное падение давления вдоль трубопровода

	-1
х 1 л	1 < 81	2
	г*

Проинтегрируем (5.38) в пределах измене­ния давления от р₂ до p_t и длины трубопровода от L до 0


Рис. 5.20. Схема линии перегретого пара


В этих условиях удельное падение давления па­ра переменно, так как плотность среды, а следо­вательно, и ее скорость изменяются по длине трубопровода.

Рассмотрим, как изменяется давление среды по длине трубопровода. Пусть газ или пар дви­жется по трубопроводу длиной L от точки I к точке 2 (рис. 5.20). Состояние среды в точке 1 определяется давлением р\, абсолютной темпе­ратурой Г, и плотностью Р|.

Обозначим удельную линейную потерю дав­ления в начале трубопровода через R\ и долю местных потерь давления через а. Выделим в трубопроводе бесконечно малый участок дли­ной д/. Обозначим среднее давление среды на этом участке через р, температуру через Т, плот­ность через р и падение давления через др.

Так как удельное падение давления обратно пропорционально плотности среды (5.12), то па­дение давления на участке д1 составит


Рг Л

-Jpdp = Jz?,(l + a)p,jrd/ ;

/>, О ¹

в результате получим

2 2 _т ^Р-±-^Р-± = Л,(1₊а)р,-^£. (5.39а)

После соответствующих преобразований вы­ражение для конечного давления среды в трубо­проводе принимает вид


Pl = Pi


2Л,(1 + ос)

1-—¹ --^L. (5.40а)

Pl ⁷1


По (5.40а) можно определить давление в кон­це паропровода длиной L по заданным парамет­рам пара р|, Т\ и удельному линейному падению давления R\ в начале паропровода.


Поскольку р,


Pl ^Г1 „ „ Рд

Pl 7 ^{и Л}1 = ^Rl -> ™ Р2 ⁷2 Pl


выражение (5.39а) может быть представлено в следующей модификации:


2

Pl

2


2

2 - ^0 + <*) Р2


(5.396)


-др = R,(l+а)д!. (5.36)

Знак минус в левой части (5.36) соответству­ет падению давления.

Принимая в первом приближении плотность среды прямо пропорциональной давлению и об­ратно пропорциональной абсолютной темпера­туре, получаем


где R₂ — удельное линейное падение давления в конце паропровода.

На основе (5.396) выводится формула для оп­ределения давления пара в начале паропровода Pl по заданным параметрам р₂, Т₂ и удельному линейному падению давления R₂ в конце паро­провода:


Pl Pi Р " Р т\'


(5.37)


Р\ = Р2


L.


(5.406)


откуда

-др = Л,(1+а) - ^dZ, Р ⁷1

или


Отношение Т^/Т^ выбирается на основании данных теплового расчета трубопровода. При расчете трубопроводов насыщенного пара можно отношение Т_ср/1\ принимать равным единице.

Уравнение (5.396) можно представить также в следующем виде:

-рдр = Л,(1 + a) р\£д1. (5.38)

⁷1

8p_yn = Z?,(l + a) L, (5.41)

L


Рис. 5.21. Характер измеииеиия давления вдоль трубопровода с иеупругой Н и упругой УП средой


а = 1,15Л


Рср ' 1 5р


Pi '^г,


ср


Pi


(5.45


где G — расход среды, кг/с; р₍ — плотность сре­ды в начале паропровода, кг/м³; р_}, 8р — давле­ние в начале трубопровода и перепад давлений в трубопроводе, Па.

Диаметр трубопровода определяется по (5.13) по заданному расходу G, удельному линейному падению давления в начале трубо­провода У?,, плотности среды в начале трубопро­вода Р|.

где 8р_уп ⁼Р\Р2 — падение давления упругой сре­ды в трубопроводе; р_ср = (р, +Р2)12 — среднее дав­ление среды в трубопроводе; Т_ср = (Г, + Т₂)/2 — средняя температура среды в трубопроводе.

Падение давления неупругой среды при тех же значениях /?,, a, L

бр_н = /?,(! + a)L. (5.42)

Отношение падения давления упругой среды к падению давления неупругой среды при одних и тех же значениях /?,, a, L

На рис. 5.21 показан характер изменения дав­ления неупругой Н и упругой УП среды вдоль трубопровода. При движении неупругой среды &р/1 = const, упругой 8р// = var.

Если заданы параметры транспортируемой среды Р| и Г, в начале трубопровода и давление Р2 в конце трубопровода, то на основе (5.40) лег­ко определить удельное падение давления в на­чале трубопровода У?,, по которому должен вы­бираться его диаметр

Из совместного решения (5.24) и (5.37) мож­но получить выражение для расчета доли мест­ных потерь давления в трубопроводах, транс­портирующих упругие среды,

Контрольные вопросы и задания

1. 
   Из какого условия выбирается расстояние между секционирующими задвижками маги­стральных водяных тепловых сетей?
   
2. 
   Какова основная цель блокировки смежных магистралей водяных тепловых сетей? Изо­бразите принципиальную схему такой бло­кировки. Почему блокируются трубопрово­ды только больших диаметров?
   
3. 
   Напишите уравнение Бернулли для устано­вившегося движения несжимаемой жидкости по участку трубопровода. Назовите значения и размерности членов этого уравнения.
   
4. 
   Какая связь между напором и давлением? Какие размерности имеют эти параметры? Как они взаимно пересчитываются?
   
5. 
   Напишите формулу Дарси для расчета удельного линейного падения давления в трубопроводе. Назовите значения и размер­ности членов этого уравнения.
   
6. 
   Что такое эквивалентная относительная ше­роховатость стенки трубопровода?
   
7. 
   Как определяется местное падение давления в трубопроводе? Почему эквивалентная дли­на местного сопротивления зависит от диа­метра трубопровода? Из каких уравнений это следует?
   
8. 
   Изложите основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей из усло­вия надежности работы системы теплоснаб­жения.
   

Какое преимущество имеет установление общей статической зоны для всей системы теплоснабжения? Всегда ли возможно такое решение? Чем ограничивается такая возмож­ность?

На основе каких условий на пьезометриче­ский график наносятся уровни допустимых максимальных и минимальных пьезометри­ческих напоров для подающей и обратной линий системы теплоснабжения?

Из каких условий выбираются схемы при­соединения установок к водяным тепловым сетям?

Приведите исходные данные для гидравли­ческого расчета разветвленной водяной теп­ловой сети. Какова последовательность от­дельных расчетных операций?

13. 
    Приведите исходные данные для гидравли­ческого расчета разветвленной паровой се­ти. В чем состоит методика расчета?
    
14. 
    По какому расходу волы выбираются диа­метры тепловой сети в открытых системах теплоснабжения?
    
15. 
    Как определяется рабочий напор сетевых на­сосов водяной тепловой сети? Из каких сла­гаемых он состоит?
    
16. 
    Как определяется рабочий напор подниточ­ных насосов в открытых системах тепло­снабжения?
    
17. 
    По какому расходу сетевой воды устанавли­вается проектная подача сетевых насосов? Какое допускается минимальное количество сетевых насосов на станции⁹
    
18. 
    В чем состоит метод определения давления в конце длинного транзитного паропровода?
    

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

1. 
   ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ
   

Водяные системы теплоснабжения пред­ставляют собой сложные гидравлические системы, в которых работа отдельных звеньев находится во взаимной зависимо­сти. Для правильного управления и регули­рования необходимо знать гидравлические характеристики работающего оборудова­ния — циркуляционных насосов и сети.

Гидравлический режим системы опреде­ляется точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети. На рис. 6.1 кривая 1 — характеристика насоса; кривая 2 — характеристика тепловой сети; точка А — пересечение этих характеристик, опре­деляет гидравлический режим системы; Н— напор, развиваемый насосом, равный потере напора в замкнутой системе; V — объемная подача насоса, равная расходу во­ды в системе.

Гидравлической характеристикой насо­са называется зависимость напора Н или перепада давлений txp, создаваемого насо-