Гидравлический режим

Исходные данные.

 

Для выполнения курсового проекта взяты данные из курсовой работы.

Расположение ТЭЦ – к Востоку от жилого района на расстоянии 5 км.

Отметка ТЭЦ 40 м.

Расчётная температура теплоносителя:

- в магистральной  тепловой сети  =160 0С,

- в городской  тепловой сети  =130 0С.

Система теплоснабжения принята двухтрубная, закрытая, с индивидуальными абонентскими вводами, теплоноситель - вода, способ прокладки трубопроводов -подземный.

 

5. Гидравлический  режим.

 

Гидравлическим режимом определяется взаимосвязь между расходом теплоносителя и давлением в различных точках системы. Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности, располагаемого напора и высоты зданий выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать авторегуляторы, сопла элеваторов, дроссельные устройства для местных систем теплопотребления; подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрические графики строим для статического и динамического режимов системы теплоснабжения

Затем строим графики напоров для динамического режима. При построении предварительного пьезометрического графика потери давления в трубопроводах определяются исходя из следующих значений удельных потерь напора на трение  Rуд.

а) на участках главной магистрали 50…80 Па/м (в расчётах принимаем Rуд=50 Па/м);

б) на ответвлениях - по располагаемому перепаду давления, но не более 300 Па/м.

,                                          (3.1)

где - располагаемый напор в точке присоединения ответвления (разность отметок подающего и обратного пьезометров в этой точке), м;

- потери напора в абоненте, м (в проекте =30 м)

- длина ответвления по двум  трубопроводам, м.

Потери давления в трубопроводах найдём по формуле:

,                                                      (3.2)

где - длина трубопровода, м.

Получаем предварительный график напоров. Потом проверяем выполнение условий.

а) напор в подающем трубопроводе тепловой сети должен обеспечивать не вскипание воды при ее максимальной температуре (tt’1) в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника теплоты и в приборах местных систем, присоединенных по непосредственной схеме;

б) напор в любой точке обратного трубопровода и местных систем, гидравлически связанных с  тепловой сетью должен быть избыточным (не < 5 метров), не превышать допустимых значений по условиям прочности и обеспечивать заполнение местных систем; для системы отопления: г) по обеспечению расчетной циркуляции:

в)по заполнению системы.

Построение: для статического режима: отметка 87м.(на 5 м. выше самых высоких зданий системы.

Для динамического режима: линия невскипания от ТЭЦ до СС: +93м к отметке рельефа. От СС до последнего абонента +30м к отметке рельефа.

Далее  откладываем напор подпиточного насоса 50+10=60м.

Откладываем потери на обратной магистрали от ТЭЦ до СС: 60+0,005+12000=120м.

Откладываем потери на обратной магистрали от СС до последнего абонента: 120+0,005*2207=131 м

Откладываем потери в абоненте:131+30=161 м.

Далее, аналогично, строим потери в подающей магистрали:161+0,005*2207=172м

172+0,005*12000=232м.

Далее откладываем потери на источнике:232+20=252м.

Проверка по допустимым напорам:

∆Hmax.обр=131-55=76>60м- условие не выполняется (16+5=21м)

∆Hmax.под=232-50=182>160м- условие не выполняется (22+5=27м)

Hmax.под=252-50=202>200м- условие не выполняется, (2+5=7м).

Устанавливаем подкачивающий насос обратной магистрали в СС (27м). После  установки насоса:

∆Hmax.обр=104-55=49м <60м- условие  выполняется

∆Hmax.под=205-50=155 <160м- условие выполняется

Hmax.под=225-50=175 <200м- условие выполняется

Проверка по заполнению:

60-50=10м>5м-условие  выполняется.

Проверка по невскипанию:

145-143=2м-условие  выполняется,

131-82=49м-условие  выполняется.

Проверка по обеспечению расчетной циркуляции:

∆Hрасп=∆Hаб=30м-условие выполняется.

Найдем R для ответвления:

=

=(145-93-30)/(2*1087)=10мм/м=10*9,81=98.1Па/м                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Гидравлический расчет

 

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатываем схему тепловых сетей, приведённую на рис. 1. На схеме проставляем номера участков (сначала по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя, длины участков. Главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя.

Гидравлический расчёт выполняем в следующей последовательности:

1. определение тепловых нагрузок по участкам;
2. определение расходов теплоносителя по участкам;
3. построение предварительного пьезометрического графика;
4. выполнение предварительного гидравлического расчёта (без учёта потерь на местные сопротивления);
5. расстановка неподвижных опор, компенсаторов, задвижек;
6. окончательный гидравлический расчёт;
7. построение окончательного пьезометрического графика;
8. увязка потерь напоров в ответвлениях.

 

6.1. Определение расходов теплоносителя по участкам.

 

Производим разбивку тепловой сети на участки. Участок имеет свой определенный диаметр и расход теплоносителя. На каждом участке определяем тепловые нагрузки  Qo max , Q v max , Q hm , Qh max , SQ max .

Cуммарный расчетный расход теплоносителя на участке жилого района определяется по формуле:

 

Gd = Go max + G v max + K3 ·G hm  ,

 

где; Go max - расчетный расход теплоносителя на отопление, кг/с:

G v max - расчетный расход теплоносителя на вентиляцию, кг/с:

G hm  - средний расход теплоносителя на горячее водоснабжение, кг/с;

принимается по [2]:

K3 – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода на горячее водоснабжение.

 

Расчетный расход теплоносителя на отопление:

 

,

Расчетный расход теплоносителя на вентиляцию:

,

       При  двухступенчатой схеме присоединения  подогревателей расход теплоносителя  на горячее водоснабжение определяется  по формуле:

;

    где:   tп²- температура нагреваемой воды после нижней ступени подогревателя, которая на

5 ÷ 10 °С меньше t”2 .

 tП² = t²2 - (5¸10) = 41 – 5 = 36°С ,

 

В соответствии с [2] при регулировании по нагрузке отопления для систем теплоснабжения с тепловым потоком 100 МВт и более K3 = 1, при тепловом потоке менее 100 МВт K3 = 1,2..

Для потребителей, не имеющих баков – аккумуляторов, при Qh max/Qo max>1, а также при тепловом потоке на участке  10 МВт  и менее суммарный расчетный расход воды определяем по формуле:

 

Gd= Go max + G v max + G hmax ,

 

При двухступенчатой схеме присоединения подогревателей:

         При расчете расхода теплоносителя  на участке от ТЭЦ до смесительной  станции (на  входе в жилой район) в формулы вместо t¢1  подставляем t¢1 маг.

Результат расчета приведен в таблице 6.2.

Пример расчета: произведем расходов на участке 1 – 2.

 кг/с

 кг/с

 

 кг/с

 

Gd= 0,31 + 0,62 + 2,80 = 3,73 кг/с

Таблица 6.1.

Тепловые нагрузки на участках тепловой сети.

 

№ участка	Расчетные расходы тепла, кВт
	Qomax	Qvmax	Qhm	Qhmax	ΣQmax
1	2	3	4	5	6
1-2	78	157	167,6	402,3	403
2-3	483	157	281,2	675,3	921,6
3-4	988	157	354,2	850,3	1499,6
4-5	3174	157	671,2	1612,3	4002,6
5-6	6853	207	1206,3	2897,3	8266,7
6-7	8545	207	1470,3	3531,3	10222,7
7-8	12231,31	649,357	2040,692	4900,241	14921,759
8-9	15752,38	1071,885	2585,516	6207,819	19410,181
9-10	21061,93	1709,031	3407,076	8179,563	26178,437
10-СС	27030,982	2425,317	4330,682	10396,218	33787,382
СС-ТЭЦ	43015,522	4343,462	6804,01	16332,206	54163,394
Ответвление
10-11	2347,38	281,686	363,216	871,718	2992,282
11-12	4527,09	543,251	700,488	1681,171	5770,829
12-13	3110,07	1093,208	1409,624	3383,098	11612,902
13-14	12279,033	1473,484	1899,966	4559,918	15652,482
14-СС	15984,54	1918,145	2473,328	5935,988	20376,012

 

 

6.2.  Предварительный гидравлический  расчет

 

Гидравлический расчет производим для главной магистрали от ТЭЦ  до наиболее удаленного потребителя и одного ответвления. Предварительный гидравлический расчет выполняется без учета потерь в местных сопротивлениях. При выборе диаметра труб для главной магистрали в предварительном расчете исходим из величины удельных потерь на трение, определенной на основании предварительного пьезометрического графика.

Зная расходы теплоносителя на участках и средние удельные потери на трение, находим внутренний диаметр dвн трубопровода и соответствующие значения  Rуд. Расчет производится по формулам:

 

                   ;                               ,

где  Gd  -  расход теплоносителя на участке, кг/с;

        Rуд  - удельные потери, Па/м;

        dвн - внутренний диаметр, м.

По вычисленному значению dвн подбираем стандартный диаметр, по которому уточняется величина Rуд. Минимальный диаметр трубопроводов тепловой сети - 32 мм. Стандартные диаметры приведены в [4].

Предварительный гидравлический расчет приведен в таблице 6.2.

Для примера, выполним предварительный гидравлический расчет для участка 1 – 2. Зная средние удельные потери равные 5 мм/м, и расход равный 6,5 кг/с определяем диаметр трубопровода и удельные потери:

 

 

   

 

    

        

Потери на участке: ΔН = 95,68 · 23 = 2200,64Па

 

Предварительный гидравлический расчет

№	Расчетные расходы теплоносителя кг/с				L, м	dвн, мм	Rуд, Па/м	∆H=Rуд*l, Па
	Gо	Gv	Gh	Gd
Главная магистраль
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1-2	0,31	0,62	2,80	3,73	23	82	95,68	2200,64
2-3	1,92	0,62	4,66	7,20	165	100	126,08	20803,2
3-4	3,93	0,62	5,87	10,42	98	125	81,5	7987,0
4-5	12,62	0,62	11,14	24,38	53	184	58,32	3090,96
5-6	27,26	0,82	20,02	48,10	30	259	37,9	1137,0
6-6а	33,99	0,82	10,71	47,66	75	259	37,21	2790,75
6а-7	48,65	2,58	14,87	69,07	345	259	78,15	26961,75
7-8	62,66	4,26	18,84	89,53	345	309	51,98	17933,1
8-9	83,78	6,80	24,82	120,36	375	309	93,94	35227,5
9-СС	107,52	9,65	31,55	155,03	450	359	70,92	31914,0
СС-ТЭЦ	114,07	11,52	12,87	141,03	10000	359	58,69	586900,0
	Ответвление
10-11	9,34	1,12	6,02	16,48	570	150	78,27	44613,9
11-12	18,01	2,16	11,61	31,78	330	184	99,58	32861,4
12-13	36,24	4,35	10,27	52,91	345	259	45,86	15821,7
13-14	48,84	5,86	13,84	71,31	210	259	83,30	17493,0
14-СС	63,58	5,09	8,15	78,45	645	259	100,82	65028,9