Задачей гидравлического расчета тепловых сетей является

1. Ионин А.А. и др. Теплоснабжение — М.: Стройиздат, 1982. -336 с.

2. Апарцев М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения. Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1983. -204 с.

3. Манюк В.И. и др. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. — 3-изд. — М.: Стройиздат, 1988. -232 с.

4. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.2. Водопровод и канализация. Под ред. И.Г. Староверова, Ю.И.Шиллера. 4-е изд. перераб. и доп — М.: Стройиздат, 1990. -247 с.

5. Козин В.Е. и др. Теплоснабжение Уч. пособие. — М.: Высшая школа, 1980. -408 с.

6. Водяные тепловые сети. Справочное пособие по проектированию. Под. ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина. М.: Энергоатомиздат,1986.- 376с.

Активный раздаточный материал 14 неделя

КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Задачи гидравлического расчета

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. Гидравлические расчеты трубопроводов водяных тепловых сетей являются необходимым этаном их проектирования, следующим за определением расчетных тепловых нагрузок, выбором трассы и определением расчетных расходов сетевой воды. Такие расчеты выполняются отдельно по каждому участку сетей, на протяжении которого внутренние диаметры труб и расчетные расходы сетевой воды остаются неизменными, и предназначены для решения следующих основных задач:

1) определения по заданным расчетным расходам воды внутренних диаметров труб для каждого участка сетей, причем этими диаметрами в сочетании с длинами трубопроводов и способом их прокладки в основном определяются капитальные вложения и расходы металла на сооружение сетей;

2) определения перепадов давления теплоносителя в пределах каждого участка при заданных расходах его, а также известных внутренних диаметрах и длинах труб на данном участке. Эти перепады давления являются исходными для последующего определения потребных напоров перекачивающих сетевых насосов, а в сочетании с данными о давлениях воды в сетях при неработающих насосах (статические режимы) — также для анализа гидравлических режимов сетей при работающих насосах (динамические режимы);

3) определения расходов теплоносителя на данном участке, соответствующих известным диаметрам труб и выбранным значениям перепадов давления, отнесенным к одному метру длины труб. Такие расчеты необходимы при рассмотрении аварийных режимов работы тепловых сетей, а также при разработке проектов их расширения и реконструкции.

При проектировании в задачу гидравлического расчета входит:

1) определение диаметров трубопроводов;

2) определение падения давления (напора);

3) определения давлений (напоров) в различных точках сети;

4) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

В некоторых случаях может быть поставлена также задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления.

Результаты гидравлического расчета дают исходный материал для решения следующих задач:

1) определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

2) установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;

3) выяснения условий работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских установок к тепловой сети;

4) выбора авторегуляторов для тепловой сети и абонентских вводов;

5) разработки режимов эксплуатации.

Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещение станции и потребителей и расчетные нагрузки.

Основными исходными данными для гидравлического расчета являются суммарные расчетные расходы сетевой воды для отопительного периода работы тепловой сети.

Выбор расчетных параметров теплоносителя в тепловых сетях базируются на основных положениях и закономерностях механики жидкостей применительно к движению воды в стальных трубопроводах.

В этих сетях вода находится при температурах, которые в подающих трубопроводах изменяются’ в пределах от 60 до 150°С (в перспективе до 200 °С), а в обратных трубопроводах — от 30 до 80 °С. Изменения физических параметров воды в этих интервалах температур оказывают существенное влияние на закономерности ее движения, а потому должны учитываться в расчетах. В связи с этим физические параметры воды обычно приводятся применительно к давлениям, соответствующим кипению воды заданной температуры (так называемые параметры линии насыщения).

Значения плотности воды ρ_в, кг/м 3 зависит от давления ( 0,6 кПа до 1,6 10 3 кПа) и температурах на линии насыщения.

Существенное влияние на результаты гидравлических расчетов оказывают значения вязкости воды — либо динамической μ_в, Па с, либо кинематической .ν_в, м 2 /с, связанных между собой соотношением

Основными исходными данными при гидравлических расчетах водяных тепловых сетей являются расчетные расходы воды по отдельным участкам.

При гидравлических расчетах трубопроводов необходим определенный набор значений внутренних диаметров труб, соответствующий принятому сортаменту этих труб для тепловых сетей.

СРС. Особенности гидравлического расчета паропроводов. [1]с 194-198; [2] [6]с 165-170;

СРСП.Задание курсовой работы (КР ). Характеристика системы горячего водоснабжения жилого здания- пояснительная записка 1 стр. [1]с.88-97;[5]с.58-62.

Контрольные вопросы для письменного экзамена

Дата добавления: 2015-10-02 ; просмотров: 973 . Нарушение авторских прав

Гидравлический расчет — один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети.

При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:

1)определение диаметров трубопроводов;

2)определение падения давления (напора);

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

4)увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

В некоторых случаях может быть поставлена также задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления.

Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:

1)для определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

2)установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;

3) выяснения условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;

4) выбора средств авторегулирования в тепловой сети на ГТП, МТП и на абонентских вводах;

5) разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.

Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещение источников теплоты и потребителей и расчетные нагрузки.

Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или котельных) по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей района и видом теплоносителя. Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе схемы тепловой сети, — надежность и экономичность теплоснабжения. При выборе конфигурации тепловых сетей следует, как правило, стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей длины теплопроводов

Более сложной задачей считается выбор схемы водяных тепловых сетей, поскольку их нагрузка, как правило, менее концентрирована. Водяные тепловые сети в современных городах обслуживают большое число потребителей, измеряемое нередко тысячами и даже десятками тысяч присоединенных зданий, расположенных на территориях, измеряемых часто многими десятками квадратных километров.

Водяные тепловые сети должны четко разделяться на магистральные и распределительные. К магистральным обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой. Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети и по распределительным сетям подается через групповые тепловые подстанции или местные тепловые подстанции к теплопотребляюшим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям не следует допускать, за исключением случаев присоединения крупных промышленных предприятий.

Уравнение Бернулли для установившегося движения по трубопроводу несжимаемой жидкости, выражающее, отнесенный к единице массы, энергетический баланс этой жидкости без учета ее энтальпии, может быть записано в виде:

где Z₁ и Z₂ — геометрическая высота оси трубопровода в сечениях 1 и 2 по отношению к горизонтальной плоскости отсчета,

w₁, и w₂ — скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2, м/с;

р₁ и р₂ — давления жидкости, измеренные на уровне оси трубопровода в сечениях 1 и 2, Па;

δр — падение давления на участке 1 — 2;

ρ — плотность жидкости, кг/м3;

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

Первый член в Z₁g — удельная энергия высоты в данном сечении, (отнесенная к единице массы жидкости), Дж/кг;

w 2 /2 — удельная кинетическая энергия жидкости в данном сечении, Дж/кг;

р/ρ — удельная потенциальная энергии жидкости в данном сечении, Дж/кг;

δр /ρ — удельная потеря потенциальной энергии жидкости из-за трения и местных сопротивлений на участке трубопровода 1-2, Дж/кг, которая переходит в теплоту, что приводит к увеличению удельной энтальпии жидкости в процессе ее движения по трубопроводу.

Наряду с удельной энергией в гидравлическом расчете тепловых сетей широко используется другой параметр — напор, м:

где р — давление в трубопроводе, Па

ρ/γ=H — пьезометрический напор, м;

γ – удельный вес жидкости, Н/м 3 .

При гидравлическом расчете трубопроводов обычно заданы расход теплоносителя и суммарное паление давления на участке. Требуется определить диаметр трубопровода. Расчет состоит из двух этапов: предварительного и проверочного. Гидравлический расчет упрощается при использовании номограмм.

Предварительный расчет.

1.Задаются долей местных потерь или вычисляют ее.

2.Находят удельное линейное падение давления.

3.Определяют среднюю плотность теплоносителя на участке.

4.Определяют диаметр трубопровода из предположения его работы в квадратичной области.

Проверочный расчет.

1.Предварительно рассчитанный диаметр округляют до ближайшего по стандарту. Используя для этого таблицу стандартных диаметров труб, применяемых при транспортировке воды и водяного пара.

2.Определяют число Re. сравнивают его с предельным Re_пр, рассчитанным ранее. Устанавливают расчетную область, в которой работает трубопровод.

3. При расчете паропроводов сопоставляют полученное значение ρ_ср с предварительно принятым. При большом расхождении задаются более близкими значениями этих величин и вновь осуществляют проверочный расчет.

По результатам расчета строится пьезометрический график сети.

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.

При движении теплоносителя по трубам полные потери давления Рскладываются из потерь давления на трениеи потерь давления в местных сопротивленияхР_м

(2.51)

Потери давления на трение определяют по формуле

(2.52)

где R — удельные потери давления, Па/м, определяемые по формуле

, (2.53)

где — коэффициент гидравлического трения;

d— внутренний диаметр трубопровода, м;

 — плотность теплоносителя, кг/м 3 ;

 — скорость движения теплоносителя, м/c;

L— длина трубопровода, м.

Потери давления в местных сопротивлениях Р_мопределяют по формуле

, (2.54)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Потери давления в местных сопротивлениях могут быть также определены по следующей формуле

где L_э— эквивалентная длина местных сопротивлений, которую определяют по формуле

(2.56)

Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывают расчетную схему тепловых сетей. На расчетной схеме проставляют номера участков (сначала по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя в кг/с или в т/ч, длины участков в метрах. Здесь главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. При известном располагаемом давлении Р_рдля всей сети, а также для ответвлений, предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давленияR_m, Па/м:

, (2.57)

где L — суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в которой используется величинаР_р;

 — коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях, принимаемый по приложению 6учебного пособия.

Гидравлический расчет выполняют по таблицам и номограммам, представленным в литературе [8, 9, 10], а также по номограммам приложения …. учебного пособия. Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления R, определяют диаметры трубопроводовd_нS; фактические удельные потери давленияR, Па/м; а также скорость движения теплоносителя, м/с. Условный проход труб, независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с. Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на участках и другие виды местных сопротивлений. Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле (2.54), либо, по формуле (2.55). Затем определяют полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине. Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10 %. При невозможности полностью увязать диаметрами, излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами потребителей.

Таблицы и номограммы гидравлического расчета, приведенные в литературе [8, 9, 10], составлены для эквивалентной шероховатости труб К_э = 0.5 мм. При расчете трубопроводов с другой шероховатостью к значениям удельных

потерь давления Rследует принимать поправочный коэффициент, (см.

[9] табл. 4.14 ). Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение должны приниматься, как правило, одинаковыми.

При неизвестном располагаемом перепаде давления в начале теплотрассы, удельные потери давления Rв магистральных тепловых сетях могут быть приняты согласно рекомендациям [10]:

а) на участках главной магистрали 20 — 40, но не более 80 Па/м;

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