Пьезометрический график тепловой сети построение программа. Построение пьезометрического графика

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график для главной магистрали и ответвления.

По известным горизонталям на генплане на график наносится профиль местности для магистрали и ответвления. На профиле в при­нятом масштабе наносят высоты зданий и линию статического давления на 3–5 м выше высоты зданий. Построение пьезометров подающей и обратной магистралей производится на основании полученных потерь напоров на участках (см. табл. П. 7).

Напор у наиболее удаленного потребителя принимать не менее 200 Па (20 м в. ст.). Потеря напора в подогревателях и пиковых кот­лах ТЭЦ принимается равной 300–400 Па (30–40 м в. ст.). На гра­фике наносятся линия статики и линия "невскипания".

Построенный пьезометрический график должен удовлетворять следующим техническим условиям:

а) давление в местных системах отопления зданий не должно быть более 0,6 МПа (60 м в. ст.).

Если в некоторых зданиях это давление превышает 60 м, то их местные системы присоединяются по независимой схеме;

б) давление на всасе сетевых насосов должно быть не менее 5 м, во избежание кавитации насосов (вскипание горячей воды из-за низ­кого давления);

в) давление в обратной магистрали как в статическом, так и в динамическом (при работе сетевых насосов) режимах не должно быть ниже статической высоты зданий.

Если для некоторых зданий этого достигнуть не удается, то после системы отопления зданий необходимо установить регулятор «подпора»;

г) пьезометрическое давление в обратной магистрали должно быть не менее 5 м для предупреждения подсоса воздуха в систему;

д) давление в любой точке подающей магистрали должно быть выше давления насыщения при данной температуре теплоносителя (условие «невскипания»), т.е. пьезометр подающей магистрали должен располагаться выше линии «невскипания». Например, при температуре воды в сети 150° С подающий пьезометр должен отстоять от уровня земли на расстоянии не менее 38 м;

е) полный напор за сетевыми насосами должен быть ниже давления, допускаемого по условиям прочности трубок сетевых подогревателей типа БО - 140М и ПСВ-230М. При теплоснабжении от водогрейных котельных эта величина может доходить до 250 м.

Пьезометрические графики ответвлений необходимо построить, исходя из условия, чтобы потери напора от источника тепла до ко­нечных потребителей главной магистрали и ответвлений были бы при­мерно равны. Это может потребовать некоторой корректировки полученных ранее диаметров труб ответвлений. Пьезометрический график определяет полный (отсчитанный от одного общего горизонтального уровня) или пьезометрический (отсчитанный от уровня прокладки сети трубопровода) напор, а также располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети и абонентских систем.

Рис. 4. Пьезометрический график водяной тепловой сети

Теплофикационное оборудование ТЭЦ.

В проекте необходимо определить теплопроизводительность основных сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов, необходимую производительность деаэраторов подпиточной воды и емкость баков-аккумуляторов горячей воды (для открытой системы), подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Для предварительного построе­ния пьезометрического графика мо­жет быть рекомендован следующий метод (рис. 2).

1) Принимая за нуль отметку са­мой низкой точки района, строится профиль тепловой сети.

2) На профиле вычерчиваются в масштабе высоты присоединяемых зданий.

3) Выбирается и наносится на график уровень S-S статического давления, исходя из условия обес­печения невскипания в самой высо­кой точке района (в данном случае на отметке ▼ 20) и непревышения допустимого давления в местной си­стеме в самой низкой точке района (в данном случае на отметке ▼0).

Рис. 2. Построение пьезометрического графика водяной сети.

4) Намечается предельное, наи­более крутое положение пьезометри­ческого графика обратной магистра­ли KL, исходя из удовлетворения следующих двух требований:

а) пьезометрический напор в об­ратной магистрали не должен пре­вышать 50 м, что позволяет присоединить все отопительные системы непосредственно к тепловой сети, не прибегая к установке на вводах водоводяных подогревателей;

б) пьезометрический напор в об­ратной магистрали не должен быть ниже 5 м во избежание вакуума.

Такой линией в нашем случае яв­ляется прямая KL.

Удельная потеря напора в обрат­ной магистрали тепловой сети, зада­ваемая для гидравлического расче­та, не должна превышать уклона линии KL.

На основании технико-экономи­ческих расчетов в качестве пьезо­метрической линии обратной маги­страли может быть выбрана любая линия, уклон которой меньше укло­на пьезометрической линии KL и по­ложение которой удовлетворяет из­ложенным выше требованиям: та­кой линией может, например, явить­ся линия MN.

При выборе положения пьезо­метрического графика подающей магистрали исходят из следующих условий:

1. Ни в одной из точек тепловой сети напор в подающей магистрали не должен быть ниже статического напора, т. е. пьезометрический гра­фик подающей магистрали не дол­жен пересекать линию статического давления S - S. Это условие обеспе­чивает невскипание воды в подаю­щей линии.

2. Желательно, чтобы распола­гаемый напор на вводе у потребителей, т. е. разность напоров подающей и обратной линии в точке присоеди­нения потребителя (например, величина ДН у абонента D) был равен или несколько превышал потерю напора в абонентской системе, включая оборудование ввода. Если это усло­вие не удовлетворяется, то в сети или на абонентских вводах прихо­дится устанавливать насосные под­станции. Это усложняет эксплуата­цию, хотя сооружение насосных подстанций в некоторых случаях окупается экономией электроэнер­гии на перекачку теплоносителя благодаря возможности снижения при этом располагаемого напора на сетевых насосах ТЭЦ.

Уклон пьезометрического графи­ка подающей магистрали выбирает­ся на основании технико-экономиче­ских расчетов. Пьезометрическим графиком подающей магистрали мо­жет, например, явиться линия PR, если ее уклон соответствует эконо­мической удельной потере напора. Пьезометрический график дает на­глядное представление о распределении давлений по сети, что весьма важно при выборе схемы присоеди­нения абонентов.

Особенное значение это имеет для выбора схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети, поскольку допустимое давле­ние в этих установках может изменяться в сравнительно узких пре­делах.

Пьезометрические графики, при­веденные на рис. 1-2, отно­сятся к двухтрубной водяной сети.

На рис. 3 приведены пьезо­метрические графики однотрубных сетей.

Рис. 3. Пьезометрические графики однотрубных сетей.

а- линии горячего водоснабжения: б - конденсатопровода.

На рис.3,а показан пьезо­метрический график сети горячего водоснабжения. По этой сети вода подается от станции к абонентам. Пьезометрический график имеет ук­лон в сторону движения воды. На­верху тонкой линией показана схе­ма сети. Ниже жирной линией по­казан пьезометрический график.

Н 1 -пьезометрический напор на станции;

Н 2 и Н 3 -пьезометрические на­поры в точках 2 и 3 сети;

Н 4 , Н 5 , Н 6 - пьезометрические напоры на абонентских вводах.

Пьезометрические напоры на абонентских вводах должны превы­шать высоту абонентских систем.

На рис. 3,б показан пьезомет­рический график конденсатной сети. По этой сети конденсат откачивает­ся от абонентов на станцию. Навер­ху тонкой линией показана схема, ниже - жирной линией - пьезомет­рический график. Пьезометрический график имеет уклон от абонентов к станции. H 1 -пьезометрический напор в конденсатопроводе на стан­ции; Н 2 и Н 3 - пьезометрические напоры в точках 2 и 3 конденсатной линии; Н 4 , Н 5 и Н 6 - пьезометриче­ские напоры в кондансатной линии у абонентов.

Эти напоры создаются конденсатными баками или конденсатными насосами, установленными у абонентов.

Пьезометрический график разрабатывают для двух режимов. Во - первых, для статического режима, когда в системе теплоснабжения от­сутствует циркуляция воды. Считают, что система заполнена водой с температурой 100°С, тем самым исключается необходимость поддержа­ния избыточного давления в теплопроводах во избежание вскипания теплоносителя. Во-вторых, для гидродинамического режима - при на­личии циркуляции теплоносителя в системе.

Разработку графика начинают со статического режима. Первона­чально изыскивают возможность такого расположения на графике ли­нии полного статического давления, чтобы всех абонентов можно было присоединить к тепловой сети по зависимой схеме. Для этого статиче­ское давление не должно превышать допустимого из условия прочности абонентских установок и должно обеспечивать заполнение водой мест-" ных систем. Наличие общей статической зоны для всей системы тепло­снабжения упрощает ее эксплуатацию и повышает ее надежность. Уста­новить единый уровень статического давления удается лишь при спо­койном рельефе местности теплоснабжаемого района. При наличии зна­чительной разности геодезических отметок земли установление общей
статической зоны оказывается невозможным по следующим причинам. Наинизшее положение уровня статического давления определяется из условий заполнения водой местных систем и обеспечения в верхних точках систем наиболее высоких зданий, расположенных в зоне наиболь­ших геодезических отметок, избыточного давления не менее 0,05 МПа. Такое давление оказывается недопустимо высоким для зданий, располо­женных в той части района, который имеет наиболее низкие геодезиче­ские отметки. При таких условиях возникает необходимость разделения системы теплоснабжения на две статические зоны. Одна зона для части теплоснабжаемого района с низкими геодезическими отметками, дру­гая - с высокими.

На рис. 8 9 показаны пьезометрический график и принципиальная схема системы теплоснабжения района, имеющего значительную раз­ность геодезических отметок уровня земли (40 м). Часть района, при­легающая к источнику теплоснабжения, имеет нулевые геодезические отметки, в периферийной части района отметки составляют 40 м. Высо­та зданий 30 и 45 м. Для возможности заполнения водой систем отопле­ния зданий III я IV, расположенных на отметке 40 м и создания в верх­них точках систем избыточного напора в 5 м уровень полного статиче­ского напора должен быть расположен на отметке 75 м (линия S2- S2). В этом случае статический напор будет равен 35 м. Однако напор в 75 м недопустим для зданий I и II, расположенных на нулевой отметке Для них допустимое наивысшее положение уровня полного статическогр

Ляторы РДДС (10) и РД2 (9), ДЯ 0 пґ,-напор, срабатываемый на клапане регулятора РДДС

При гидродинамическом режиме, I-IV - абоненты, / - бак подпиточной воды, 2, 3 - подпиточный насос н регулятор подпитки нижней зоны, 4 - предвключенный насос, 5 - теплофикационные па­роводяные подогреватели, 6 - сетевой насос, 7 - пиковый водогрейный , 8, 9 - подпиточный насос и регулятор подпитки верхней зоны, 10 - регулятор давления «до себя» РДДС 11 - обрат­ный клапан давления соответствует отметке 60 м. Таким образом, в рассматривае­мых условиях установить общую статическую зону для всей системы теплоснабжения нельзя.

Возможным решением является разделение системы теплоснабжения на две зоны с различными уровнями полных статических напоров - на нижнюю с уровнем в 50 м (линия 5] -Si) и верхнюю с уровнем в 75 м (линия S2-S2). При таком решении всех потребителей можно при­соединить к системе теплоснабжения по зависимой схеме, так как стати­ческие напоры в нижней и верхней зонах находятся в допустимых гра­ницах. .

Чтобы при прекращении циркуляции воды в системе уровни статиче­ских давлений установились в соответствии с принятыми двумя зрнами, в месте их соединения располагают разделительное устройство (см. рис. 8.9, б). Это устройство защищает тепловую сеть от повышенного давления при остановке циркуляционных насосов, автоматически рассе­кая ее на две гидравлически независимые зоны: верхнюю и нижнюю.

При остановке циркуляционных насосов падение давления в обрат­ном трубопроводе верхней зоны предотвращает регулятор давления «до себя» РДДС 10, поддерживающий постоянным заданный напор Ярддс в точке отбора импульса. При падении давления он закрывает­ся. Падение давления в подающей линии предотвращает установленный на ней обратный клапан 11, который также закрывается. Таким обра­зом, РДДС и обратный клапан рассекают теплосеть на две зоны. Для подпитки верхней зоны установлены подпиточный насос 8, который за­бирает воду из"нижней зоны и подает б верхнюю, и регулятор подпитки 9. Напор, развиваемый насосом, равен разности гидростатических напо­ров верхней и нижней зон. Подпитку нижней зоны оссуществляет подпи­точный насос 2 и регулятор подпитки 3.

Регулятор РДДС настроен на напор Ярддс (см. рис. 8.9, а). Ha этот же напор настроен регулятор подпитки РД2.

При гидродинамическом режиме регулятор РДДС поддерживает напор на том же уровне. В начале сети подпиточный насос с регулято­ром поддерживают напор Hoi. Разность этих напоров тратится на преодоление гидравлических сопротивлений в обратном трубопроводе между разделительным устройством и циркуляционным насосом источ­ника тепла, остальная часть напора срабатывается в дроссельной под­станции на клапане РДДС. На рис. 8.9, а эта часть напора показана величиной АЯрддс. Дроссельная подстанция при гидродинамическом режиме позволяет поддерживать давление в обратной линии верхней зоны не ниже принятого уровня статического давления S2 - S2.

Пьезометрические линии, соответствующие гидродинамическому ре­жиму, показаны на рис. 8.9,а. Наибольшее давление в обратном трубо­проводе у потребителя IV составляет 90-40 = 50 м, что допустимо. На пор в обратной линии нижней зоны также находится в допустимых гра­ницах.

В подающем трубопроводе максимальный напор после источника тепла равен 160 м, что не превышает допустимого из условия прочности* труб. Минимальный пьезометрический напор в подающем трубопроводе 110 м, что обеспечивает невскипание высокотемпературного теплоноси­теля, так как при расчетной температуре 150°С минимальное допустимое давление равно 40 м.

Таким образом, разработанный для статического и гидродинамиче­ского режимов пьезометрический график обеспечивает возможность при­соединения всех абонентов по зависимой схеме.

Другим возможным решением гидростатического режима системы теплоснабжения, показанной на рис. 8.9, является присоединение часта абонентов по независимой схеме. Здесь могут быть два варианта. Пер­вый вариант - установить общий уровень статического давления на от-
метке 50 м (линия Si - Si), а здания, расположенные на верхних геоде­зических отметках, присоединить по независимой схеме. В этом случае статический напор в водоводяных отопительных подогревателях зданий верхней зоны со стороны греющего теплоносителя составит 50-40= = 10 м, а со стороны нагреваемого теплоносителя определится высотой зданий. Второй вариант - установить общий уровень статического дав­ления на отметке 75 м (линия S2 - Ss) с присоединением зданий верх­ней зоны по зависимой схеме, а зданий нижней зоны - по независимой. В этом случае статический напор в водоводяных подогревателях со сто­роны греющего теплоносителя будет равен 75 м, т. е. меньше допустимой величины (100 м).

При спокойном рельефе местности, но большой протяженности теп­ловых сетей возникает необходимость в установке насосных подкачива­ющих подстанций на подающей и обратной линиях. Это связано с тем, что допустимые потери давления в подающем и обратном трубопроводах оказываются недостаточными для обеспечения оптимальных гидравли­ческих уклонов, а их увеличение путем установки циркуляционных насо­сов, развивающих большие напоры, невозможно из условия прочности трубопроводов и . При установке подкачивающих подстан­ций по трассе тепловой сети увеличивается общий напор насосов, обе­спечивающий циркуляцию воды в системе, увеличиваются гидравличе­ские уклоны при неизменном положении верхней и нижней границ напо­ров в подающем и обратном трубопроводах. Установка подкачивающих подстанций позволяет также увеличить пропускную способность дейст­вующей системы теплоснабжения.

На рис. 8.10 вверху приведен пьезометрический график тепловой сети большой протяженности, а внизу показано расположение источника тепла, трубопроводов и подкачивающих станций. Если при сохранении нагрузки тепловой сети и уклонов пьезометрических линий ограничиться только установкой циркуляционных насосов на станции, тогда они должны развивать напор 140+40 + 40 = 220 м. Максимальный пьезомет­рический напор в начале сети составит 210 м, что недопустимо из усло­вия прочности трубопроводов. Такой пьезометрический график показан на рис. 8.10 пунктиром. Напор в обратной линии в конце магистрали составляет 100 м, что не позволяет присоединять потребителей по зави­симой схеме. Этот напор является предельным при независимом при-

Рис. 8.10. Пьезо­метрический гра. фик тепловой се­ти большой про­тяженности

1 - источник тепла;

2 - место расположе­ния подкачивающих насосов на подаю­щем и обратном теп­лопроводах; 3 - кон­цевой абонент; S - S - линия полного статического напора; #„, Н Н,

Н п. и н. п

Напоры, раз­виваемые насосами: сетевым, подпиточ­ным, подкачивающим на подающей линии, подкачивающим на обратной линии;

И3 - высота зданий
соединении. При установке насосных подстанций напор циркуляционного* насоса источника тепла снижается до 140 м, а максимальный напор в начале сети до 130 м, т. е. до допустимого. При этом снижение напора в подающем трубопроводе между источником тепла и насосной подстан­цией не вызывает недопустимого снижения напора в концевой части се­ти. Подкачивающие насосы повышают в этой зоне напор с 80 до 120 м. В результате такого решения напор в подающем трубопроводе изменя­ется в пределах от 80 до 130 м.

Подстанция на обратной линии снижает давление в концевой части сети между подстанцией и абонентом 3. В этой зоне напор в обратной линии не превышает допустимой величины в 60 м.

Таким образом, в результате установки подкачивающих насосных подстанций на тепловой сети большой протяженности удается выдер­жать расположение пьезометрических линий как в подающем, так и в обратном трубопроводах в допустимых границах при сохранении эконо­мически обоснованного удельного падения давления.

В случае понижения рельефа местности от источника тепла сущест­венно возрастает давление в обратной линии периферийной зоны района и оно может выйти за допустимые границы. Для снижения давления в этой части обратной линии на ней устанавливают подкачивающую на­сосную подстанцию. Такой случай показан на рис. 8.11. Если не уста­навливать насосной подстанции на обратной линии, тогда напор у кон­цевого абонента 3 будет равен 60 + 30 = 90 м, что не позволит осущест­вить зависимое присоединение. Пьезометрические линии подающего и обратного теплопроводов для системы б. ез подкачивающей подстанции при развиваемом циркуляционным насосом напоре 130 + 30=160 м по­казаны на рис. 8.11 пунктиром. Максимальный напор в подающей линии оказывается равным 140+30=170 м, т. е. превышает допустимый (160 м). В результате установки на обратном теплопроводе подкачива­ющих насосов пьезометрическая линия подающего теплопровода экви­дистантно опускается на 30 м, а давление в Обратном теплопроводе между насосной подстанцией и концевым абонентом оказывается в зоне

Лить систему на две статические зоны: верхнюю вблизи источника и нижнюю на дериферии. Такой случай показан на рис. 8.12. Чтобы сни­зить давление в обратной линии в концевой части магистрали в точке М установлена насосная подкачивающая подстанция. Насосы развивают напор в 40 м. Это позволяет снизить напор, развиваемый сетевыми на­сосами, до 85 м и соответственно снизить давление в подающей линии.

Тепловая сеть разделена на две статические зоны: верхнюю вблизи источника тепла с пьезометрическим напором в 50 м и нижнюю в пери­ферийной части сети с пьезометрическим напором в 50 м. Для разделения сети при остановке насосов на две статические зоны на подающей линии установлен автомат рассечки 1, а на обратной линии - обратный кла­пан. При остановке насосов давление в трубопроводах начинает вырав­ниваться и растет давление в обратном трубопроводе на участке от на­сосной подстанции до концевой точки IV. Рост давления передается по импульсной трубке к регулятору, управляющему клапаном рассечки, клапан закрывается и гидравлически разобщает подающую линию на две зоны. Переток воды из верхней зоны в нижнюю предотвращает об­ратный клапан, установленный на обратной линии. В результате при статическом режиме сеть будет разделена на две зоны с уровнями Si - Si и S2 - 52.

Поддержание статического уровня верхней зоны обеспечивает под - питочное устройство источника тепла. Поддержание статического уровня нижней зоны обеспечивает двухимпульсный дроссельный клапан 3. Основным импульсом является давление в обратной линии, разрешаю­щим - давление в подающей линии нижней зоны.

Гидравлический расчет тепловых сетей, выполняемый для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится в целях определения потерь давления в трубопроводах тепловой сети от источника теплоты до каждого потребителя при фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.

При гидравлическом расчёте трубопроводов определяют расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление. Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам тепловой сети. Выбирают расчётную магистраль. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до одного из абонентов, причём этот абонент должен быть наиболее удаленным.

В настоящей дипломной работе гидравлический расчёт тепловой сети выполнен на ЭВМ с применением системы электронных таблиц «Excel».

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

где Н л - линейные потери напора на участке, м;

Н м - потери напора в местных сопротивлениях, м;

R л - удельное линейное падение напора, кг/м 2 м;

l уч - длинна расчетного участка, м;

а - осреднённый коэффициент местных потерь;

1 экв - эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

l np - приведенная длина рассчитываемого участка трубопровода, м;

р - плотность теплоносителя, кг/м 3 ,Удельное падение давления от трения:

где - коэффициент гидравлического трения;

Скорость воды в трубопроводе, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с 2 ;

р - плотность теплоносителя, кг/м 3 ;

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

Коэффициент гидравлического трения при Re < Re пр - рассчитывается по формуле Альтшуля:

где К э - абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимается 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (при проектируемой схеме);

Re - действительный критерий Рейнольдса, Re>>68.

Скорость воды в трубопроводе вычисляется и одного из основных уравнения - уравнения неразрывности

где G сет - расход сетевой воды на участке, кг/сек;

d вн - внутренний диаметр трубопровода, м.

Длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d вн, линейное падение давления, на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, является эквивалентной длиной местных сопротивлений:

Где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

При нахождении коэффициентов местных сопротивлений нам необходимо знать расположение всех углов поворотов трассы, задвижек и прочей арматуры. За не имением такой информации, в связи с большой протяжённостью теплотрассы, большим количеством объектов теплопотребления гидравлический расчет будет выполнен без учёта местных сопротивлений. Осредненный коэффициент местных потерь a как и было указано принимаем равный 0,1. Весь гидравлический расчёт был выполнен с учётом этого правила.

Приведенная длина участка тепловой сети вычисляется по формуле:

Стабилизацию гидравлического режима, поглощение избыточных напоров на тепловых пунктах при отсутствии автоматических регуляторов производят с помощью постоянных сопротивлений - дроссельных диафрагм.

Дроссельные диафрагмы устанавливают перед системами теплопотребления или обратном трубопроводе или на обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяют по формуле:

где G - расчетный расход воды через дроссельную диафрагму, т/ч;

Н - напор, дросселируемой диафрагмой, м.

Дросселируемый в диафрагме напор находят как разность между располагаемым напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприемником и гидравлическим сопротивлением системы (с учетом сопротивления установленных в ней дроссельных устройств) или сопротивлением теплообменника. При расчетном диаметре диафрагмы менее 2,5 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливая их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопровода) либо на подающем и обратном трубопроводах. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельные диафрагмы с диаметром отверстия менее 2,5 мм. Дроссельные диафрагмы, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы.

Расчеты производилось с помощью электронных таблиц Excel для Windows.

К гидравлическому режиму данной тепловой сети предъявляются следующие требования:

а) напор в обратном трубопроводе должен обеспечивать залив верхних приборов систем отопления и не превышать допустимое рабочее давление в местных системах. В системах отопления рассчитываемых зданий установлены чугунные секционные радиаторы с допустимым рабочим давлением 60 м.вод.ст.;

б) давление воды во всасывающих патрубках сетевых и подпиточных насосов не должно превышать допустимого по условиям прочности конструкции насосов и быть не ниже 0,5 кгс/см 2 ;

в) давление воды в обратных трубопроводах тепловой сети во избежании подсоса воздуха должно быть не менее 0,5 кгс/см 2 ;

г) давление в подающем трубопроводе при работе сетевых насосов должно быть таким, чтобы не происходило кипение воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника тепла и в приборах систем теплопотребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям, при этом давление в оборудовании источника тепла и тепловой сети не должно превышать допустимых пределов их прочности;

д) статическое давление в системе теплоснабжения должно быть таким, чтобы в трубопроводах в случае остановки сетевых насосов, обеспечило залив верхних отопительных приборов в зданиях и не разрушило нижние приборы.

е) перепад давлений на тепловых пунктах потребителей должен быть не меньше гидравлического сопротивления систем теплопотребления, с учетом потерь давления в дроссельных диафрагмах и в соплах элеваторов;

Исходя из этих требований, минимальное положение линии статического пьезометра должно быть на 3-5 метров выше наиболее высоко расположенных приборов, а максимальное значение не превышать 80 м.

Для учета взаимного влияния рельефа местности, высоты абонентских систем, потерь давления в тепловых сетях и ряда требований в процессе разработки гидравлического режима тепловой сети необходимо строить пьезометрический график. На пьезометрическом графике величины гидравлического потенциала выражены в единицах напора.

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно рельефа местности, на которой она расположена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси графика напоры. Линии напоров в сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов.

Пьезометрический график

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси - напоры. Пьезометрический график строят следующим образом:

1) принимая за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий;

2) наносят линию, определяющую статический напор в системе (статический режим). Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети;

3) наносят линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. Высоту расположения линии напоров на графике выбирают с учетом вышеприведенных требований к гидравлическому режиму. При неровном профиле трассы не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнения верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимые давления. В этих случаях выбирают режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельные системы, залив которых не будет обеспечен вследствие низкого расположения.

Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса);

4) наносят линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистрали.

Из пьезометрического графика видно, что статический напор на вводах из котельной составляет ДН=20 м.в.ст.

Пьезометрический график составляется на основании данных гидравлического расчёта. При построении графика пользуются единицей измерения гидравлического потенциала – напором. Напор и давление связаны следующей зависимостью:

где H и DH – напор и потеря напора, м;

P и DP – давление и потеря давления, Па;

r - удельный вес теплоносителя, кг/м 3 .

h, R – удельная потеря напора и удельное падение давления, Па/м.

Величина напора, отсчитанная от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором. Разность пьезометрических напоров подающего и обратного трубопроводов тепловой сети даёт величину располагаемого напора в данной точке. Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети на абонентских вводах. На основании пьезометрического графика выбирают подпиточные и сетевые насосы, автоматические устройства.

При построении пьезометрического графика должны быть соблюдены условия:

1. Не превышение допускаемых давлений в абонентских системах, присоединенных к сети. В чугунных радиаторах не должно превышать 0,6 МПа, поэтому давление в обратной линии тепловой сети не должно быть более 0,6 МПа и превышать 60м.

2. обеспечении избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха и связанного с этим нарушения циркуляции воды в системах.

3. обеспечение не вскипания воды в тепловой сети и местных системах, где температура воды превосходит 100 ºС.

4. обеспечение требуемого давления во всасывающем патрубке сетевых насосов из условия предупреждения кавитации не менее 50 Па, пьезометрический напор в обратной линии должен быть не ниже 5м.

Тепловой расчёт

Назначением теплового расчёта является определение количество тепла, теряемого при его транспортировке, способов уменьшения этих потерь, действительной температуры теплоносителя, вида изоляции и расчёта её толщины.

Задачи теплового расчёта:

1. определение количества теплоты, теряемого при транспортировке;

2. поиск способов уменьшения этих потерь;

3. определение действительной температуры теплоносителя;

4. определение вида и толщины изоляции;

В теплоотдаче участвуют только термические сопротивления слоя и поверхности.

Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 метров толщина теплоизоляционного слоя определяется:

где В=d из /d н – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру;

α – коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9, для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,7 Вт/(м 3 о С);

λ из – теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11 для пенополиуритана 0,03 Вт/(м о С);

r m - термическое сопротивление стенки трубопровод.

Наружный диаметр изолируемого объекта, м.

– сопротивление теплопередаче на 1 м длины изоляционного слоя;

о С∙м/Вт

– температура вещества;

– температура окружающей среды;

– коэффициент, равный 1.

– норма плотности теплового потока, в нашем случае равный 39Вт/м;

Теперь рассчитаем термические сопротивления.

1. тепловое сопротивление наружной поверхности R пиз:

О С∙м/Вт

2. тепловое сопротивление изоляции

О С∙м/Вт

3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:

(25)

где - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м 2 0 С

d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м

3. Тепловое сопротивление канала:

(26)

4. Тепловое сопротивление поверхности канала:

2,94+0,339+0,029+0,22+0,195=3,723

Фактический тепловой поток:

Определим тепловые потери.

Тепловые потери в сети слагаются из линейных и местных потерь. Линейными теплопотерями являются теплопотери трубопроводов, не имеющих арматуры и фасонных частей. Местными теплопотерями являются фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.

Линейные потери определяются по формуле:

А падение температуры теплоносителя:

Следовательно, температура в конце расчетного участка:

7. Подбор сетевых и подпиточных насосов

Для теплоснабжения микрорайона города в котельной устанавливаются одинаковых попеременно работающих центробежных насоса – рабочий и резервный. Циркуляционные насосы имеют обводную линию, которая позволяет регулировать работу насосов ив случае их остановки (при авариях) поддерживать небольшою естественную циркуляцию.

По построенному пьезометрическому графику определяем напоры для сетевого и подпиточного насосов.

Подбираем насосы:

Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса.

Таблица 4. Характеристики сетевого насоса.

Заключение

В результате проведённых работ по расчёту и проектированию тепловых сетей микрорайона:

1. Разработаны план тепловых сетей и схема прокладки труб тепловых сетей

2. Распределена потеря давления в системе теплоснабжения

3. Разработана спецификация потребных материалов и оборудования

4. Построены температурный, пьезометрический и график расходов

5 Подобрано оборудование для котельной