Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

121

а при параллельной схеме присоединения – к трубопроводу холодной

водопроводной воды или к трубопроводу нагреваемой воды между сек-

циями водоподогревателя.

Горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения

должно присоединяться к подающему и обратному трубопроводам

двухтрубных водяных тепловых сетей через регулятор смешения воды

(рис. 5.13) для подачи в систему горячего водоснабжения воды заданной

температуры.

Отбор воды для горячего во

доснабжения из трубопроводов и при-

боров систем отопления не допускается.

В открытых системах теплоснабжения циркуляционный трубопро-

вод системы горячего водоснабжения рекомендуется присоединять

к обратному трубопроводу тепловой сети после отбора воды в систему

горячего водоснабжения (рис. 5.13), при этом на трубопроводе между

местом отбора воды и местом подключения циркуляционного т

рубо-

провода должна предусматриваться диафрагма, рассчитанная на гаше-

ние напора, равного сопротивлению системы горячего водоснабжения

в циркуляционном режиме.

В систему горячего

водоснабжения

Циркуляция горячего

водоснабжения

Из системы отопления

В систему отопления

Из тепловой

сети

В тепловую

сеть

Рис. 5.13. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения и отопления

в ИТП при зависимом присоединении системы отопления через элеватор

(пунктиром – с циркуляционным насосом) с учетом теплоты по тепломеру:

1–26 – см. рис. 5.5.–5.9; 27 – регулятор смешения горячей воды; 28 – тепломер

двухпоточный трехточечный; 29 – дроссельная диафрагма

В открытых системах теплоснабжения при давлении в обратном тру-

бопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему ГВС,

на трубопроводе горячей воды после регулятора смешения следует преду-

сматривать повысительно-циркуляционный насос (см. рис. 5.14).

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

122

В систему горячего

водоснабжения

Циркуляция

горячего

водоснабжения

В систему отопления

Из тепловой

сети

В тепловую

сеть

Перемычк

для подпитки

системы

отопления

Рис. 5.14. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения и отопления

в ИТП при независимом присоединении системы отопления с учетом теплоты

по водомеру:

1–26 – см. рис. 5.5–5.9, 5.13; 27 – регулятор смешения горячей воды;

– тепломер двухпоточный трехточечный; 29 – дроссельная диафрагма баков-

аккумуляторов на горячее водоснабжение или среднего теплового потока на горячее

водоснабжение;

ср

гвс

– при наличии баков-аккумуляторов

Горячее водоснабжение для технологических нужд допускается

предусматривать из системы горячего водоснабжения для хозяйствен-

но-бытовых нужд, если параметры воды в системе хозяйственно-

питьевого водопровода удовлетворяют требованиям технологического

потребителя, при условии:

– наличия горячей воды питьевого качества для технологических

процессов;

– отсутствия производственного водопровода с качеством воды,

пригодным для данного технологического процесса.

При теплоснабжении от одного теплового пу

нкта производствен-

ного или общественного здания, имеющего различные системы потреб-

ления теплоты, каждую из них следует присоединять по самостоятель-

ным трубопроводам от распределительного (подающего) и сборного

(обратного) коллекторов. Допускается присоединять к одному общему

трубопроводу системы теплопотребления, работающие при различных

режимах, удаленные от теплового пункта более чем на 200 м, с провер-

кой работ

ы этих систем при максимальных и минимальных расходах

и параметрах теплоносителя.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

123

Обратный трубопровод от систем вентиляции присоединяется пе-

ред водоподогревателем горячего водоснабжения

І ступени.

При этом, если потери давления по сетевой воде в водоподогрева-

теле

І ступени превысят 50 кПа, оборудуется перемычка вокруг водопо-

догревателя, на которой устанавливаются дроссельная диафрагма или

регулирующий клапан, рассчитанные на то, чтобы потери давления

в водоподогревателе не превышали расчетной величины.

К паровым тепловым сетям потребители теплоты могут присоеди-

няться: по зависимой схеме – с непосредственной подачей пара в систе-

мы теплопотребления (с изменением или без изменения параметров па-

ра); по независи

мой схеме – через пароводяные подогреватели.

Использование для целей горячего водоснабжения паровых водо-

нагревателей барботажного типа не допускается.

При необходимости изменения параметров пара должны преду-

сматриваться редукционно-охладительные, редукционные или охлади-

тельные установки.

Размещение этих устройств, а также установок сбора, охлаждения

и возврата конденсата в ЦТП или в ИТП следует предусматривать на

основании технико-экономического расч

ета, в зависимости от числа по-

требителей и расхода пара со сниженными параметрами, количества

возвращаемого конденсата, а также расположения потребителей пара на

территории предприятия.

При проектировании систем сбора и возврата конденсата следует

руководствоваться требованиями разд. 3 СНиП 2.04.07–86

∗

В тепловых пунктах с установками сбора, охлаждения и возврата

конденсата должны предусматриваться мероприятия по использованию

теплоты конденсата путем:

– охлаждения конденсата в водоподогревателях с использованием

нагретой воды для хозяйственно-бытовых или технологических потре-

бителей горячей воды,

– получения пара вторичного вскипания в расширительных баках с

использованием его для технологических потребителей пара низкого

давления.

В тепловых пунктах, в кото

рые возможно поступление загрязнен-

ного конденсата, должна предусматриваться проверка качества конден-

сата в каждом сборном баке и на дренажных трубопроводах. Способы

контроля устанавливаются в зависимости от характера загрязнения

и схемы водоподготовки на источнике теплоснабжения паром.

На трубопроводах тепловых сетей и конденсатопроводах при необ-

ходимости поглощения избыточного н

апора должны предусматриваться

регуляторы давления или дроссельные диафрагмы.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

124

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

6.1. Основные задачи

При проектировании тепловых сетей основная задача гидравличе-

ского расчета состоит в определении диаметров труб по заданным рас-

ходам теплоносителя и располагаемым перепадам давлений во всей сети

или в отдельных ее участках.

В процессе эксплуатации тепловых сетей возникает необходимость

решения обратных задач по определению расходов теплоносителя на

участках сети или давлений в отдельных точках при изменении гидрав-

лических режимов.

Таки

м образом, в задачу гидравлического расчета входит:

1) определение диаметров трубопроводов;

2) определение падения давления (напора);

3) установление величин давлений (напоров) в различных точках

сети;

4) увязка всех точек системы при статическом и динамическом ре-

жимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров

в сети и абонентских системах.

Результаты гидравлического расч

ета дают исходный материал для

решения следующих задач:

1) определение капиталовложений, расхода металла (труб) и ос-

новного объема работ по сооружению тепловой сети;

2) установление характеристик циркуляционных и подпиточных

насосов, количества насосов и их размещения;

3) выяснение условий работы тепловой сети и абонентских систем

и выбор схем присо

единения абонентских установок к тепловой сети;

4) выбор авторегуляторов для тепловой сети и абонентских вводов;

5) разработка режимов эксплуатации.

Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы

схема и профиль тепловой сети, указаны размещение станции и потре-

бителей и расчетные нагрузки.

6.2. Расчетные зависимости

Падение давления в трубопроводе может быть представлено как

сумма двух слагаемых – линейного падения и падения в местных сопро-

тивлениях:

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

125

ppp

ΔΔΔ

мл

, Па,

(6.1)

где Δр

– падение давления вследствие трения на прямолинейных уча-

стках трубопровода, Па;

Δр

– падение давления в арматуре (вентилях, задвижках, кранах и т. д.)

и других элементах оборудования (коленах, шайбах, переходах и т. д.).

Формулы для гидравлического расчета трубопроводов водяных те-

пловых сетей [20] приводятся ниже.

Суммарные потери давления в трубопроводах на трение и в мест-

ных сопротивлениях

пр

= , Па,

(6.2)

где l

пр

– приведенная длина трубопровода, м;

эпр

+= , м,

(6.3)

где l – длина участка трубопровода по плану, м.

Эквивалентная длина местных сопротивлений

∑

, м,

(6.4)

где

– сумма коэффициентов местных сопротивлений;

– внутренний диаметр, м;

λ – коэффициент гидравлического трения.

Удельные потери давления на трение

27,6

R λ⋅=

−

, Па/м,

(6.5)

где

– суммарный расчетный расход сетевой воды в двухтрубных те-

пловых сетях открытых и закрытых систем теплоснабжения, кг/ч;

ρ – средняя плотность теплоносителя на рассчитываемом участке, кг/м

Внутренний диаметр труб

6,27

−

, м.

(6.6)

Коэффициент гидравлического трения:

– для области квадратичного закона (при Re

≥ Re

пр

)

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

1,14

;

(6.7)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

126

– для любых значений числа Рейнольдса (приближенно)

0,25

0,11

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

(6.8)

где

– коэффициент эквивалентной шероховатости, м.

Предельное число Рейнольдса, характеризующее границы переход-

ной области и области квадратичного закона,

пр

568Re

(6.9)

Предельная скорость, т. е. скорость потока, при которой (и выше)

имеет место квадратичная зависимость падения давления от расхода,

пр

568

= , м/с.

(6.10)

6.3. Конструктивный гидравлический расчет

двухтрубной водяной сети

Конструктивный гидравлический расчет тепловой сети рекоменду-

ется проводить по принятой величине удельной линейной потери дав-

ления.

В задачу расчета входит определение диаметров трубопроводов уча-

стков сети, потерь напора по участкам и напора сетевых насосов. Расчет

ведется по таблицам или номограммам гидравлического расчета [6].

Рекомендуется при расчете величину удельной линейной потери

давления принимать:

– для магистральных сетей

ΔP ≤ 80 Па/м;

– для распределительной сети и ответвления к зданиям

ΔP =150÷300 Па/м.

Гидравлический расчет проводится в следующей последовательности:

1. Вычерчивается расчетная схема тепловой сети, нумеруются уча-

стки сети, на расчетные участки сети наносятся длины и расчетные рас-

ходы воды.

2. Выбирается главная (расчетная) магистраль.

3. По суммарному расчетному расходу сетевой воды на участке по

номограмме или таблице определяется стандартный диаметр трубопро-

вода, соответствующий допустимым з

начениям удельной линейной по-

тери давления или напора. Фиксируется значение

ΔP

(Δh

), соответст-

вующее выбранному стандартному диаметру трубопровода.

4. Гидравлический расчет рекомендуется начинать с последнего

участка. По известному диаметру трубопровода на участке и принятому

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

127

типу прокладки сети (подземная в непроходных каналах или надземная)

выбирается тип компенсатора: сальниковый или П-образный. Принимая

расстояние между неподвижными или подвижными опорами, определя-

ется количество компенсаторов [6, 9].

5. Определяется эквивалентная длина местных сопротивлений

в зависимости от характера сопротивления и диаметра трубопровода, по

табл. [3].

6. Определяется потеря давления или напора на расчетном участке

по формуле

пр

экв

луч

Δ)(1Δ

, Па

(6.11)

или

lhlhh

прлэквлуч

Δ)(1Δ

, м вод. ст.,

(6.12)

где

пр

– приведенная длина участка трубопровода.

В расчетах двухтрубных закрытых тепловых сетей принимается,

что потери давления (напора) в подающем трубопроводе равны потерям

давления (напора) в обратном трубопроводе.

7. По окончании расчета участков тепловой сети определяется

суммарная потеря давления (напора) в главной (расчетной) магистрали

тепловой сети

∑

уч

ΔΔ

, Па

(6.13)

или

∑

уч

, м вод. ст.

(6.14)

Результаты гидравлического расчета заносятся в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Длина участка, м

Расход

воды

по

плану

эквив.

длина

привед.

длина

Диа-

метр

услов.

Ско-

рость

воды

Удель-

ные по-

тери

Потери

на уча-

стке

При-

меча-

ние

G l

экв

пр

(у)

Δр

ΔP Δh

№

т/ч м м м м м/c Па/м Па м вод.ст

Главная расчетная магистраль

I. Ответвление I

∑Δp ∑Δh

I. Ответвление II

∑Δp

отв

∑Δh

отв

∑Δp

отв

∑Δh

отв

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

128

8. Находится необходимый располагаемый напор сетевых насосов

HHHH ΔΔΔΔ

цтп

стпуcн

++= , м вод. ст.,

(6.15)

где

тпу

Δ – потери напора в подогревателях сетевой воды ТЭУ, при-

нимается

тпу

Δ = 15÷20 м вод. ст.;

цтп

– располагаемый напор на ЦТП, принимается

цтп

= 20

÷25 м вод. т.

При расчете ответвлений на ЦТП необходимо соблюдать условие:

отв

Δ ≥

пот

отв

Δ ÷

цтп

, м вод. ст.

пот

отв

Δ – потери напора в ответвлении, м;

цтп

Δ – располагаемый напор в магистрали, в точке присоедине-

ния ответвления, определяется из пьезометрического графика главной

магистрали.

6.4. Построение пьезометрического графика

Вид пьезометрического графика показан на рис. 6.1. Пьезометриче-

ский график строится в масштабе по результатам гидравлического расчета

с привязкой к рельефу местности и в следующей последовательности.

110

100

Линия статического напора

м в.ст

, м

ЦТП

ТЭЦ

L, м

G, кг/c

D, мм

Δh, м

Рис. 6.1. Пьезометрический график главной магистрали и одного ответвления

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

129

1. Вычерчивается однолинейная схема тепловой сети в масштабе.

2. От условной линии отсчета наносится рельеф местности. Для

этого откладываются геодезические отметки местности

Z, которые на-

несены на схему тепловой сети. При этом минимальная отметка

Z при-

нимается за относительный ноль. Принимается, что ось трубопровода

сети совпадает с рельефом местности.

3. Откладывается высота всасывания

вс

сетевых насосов от оси

трубопровода. Высота всасывания эквивалентна напору в обратном

трубопроводе на всасывании сетевых насосов и может быть принята

в пределах 15÷30 м вод. ст.

4. Откладывается напор сетевых насосов

сн

Δ , и фиксируется

располагаемый напор на коллекторах ТЭЦ

тэц

Δ =

сн

–

тпу

Δ , м вод. ст.

(6.16)

5. Строятся линии напоров в подающем и обратном трубопроводах

подающей и обратном трубопроводах главной магистрали. На графике

показываются значения располагаемых напоров (перепадов давления)

на ЦТП и в точках присоединения ответвлений –

цтп

Δ ,

отв

Δ .

6. Выбирается величина статического давления, и на пьезометриче-

ском графике наносится линия статического напора.

6.5. Поверочный гидравлический расчет

двухтрубной водяной сети

Цель поверочного расчета – определение потерь давления на уча-

стках трубопроводов двухтрубной водяной сети и располагаемых напо-

ров на тепловых вводах потребителей. Методика предназначена для

действующей сети (известны диаметры трубопроводов и расходы теп-

лоносителей по участкам).

Перед гидравлическим расчетом определяется суммарный расчет-

ный расход сетевой воды (на основании результатов расчета тепловых

нагрузок заданного района теплоснабжения), складывающийся из рас-

четных расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжени

е.

Если отсутствуют проектные данные по объектам теплопотребле-

ния, то для определения расхода сетевой воды для каждого объекта

(и соответствующего присоединенного к нему участка тепловой сети)

по укрупненным показателям рассчитывают тепловые нагрузки данного

объекта, а затем из уравнения теплового баланса находится расход сет

е-

вой воды на этот объект.

Составляется расчетная схема тепловой сети с нанесением на ней

длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчетных

расходов теплоносителей по всем участкам сети (см. рис. 6.2).

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

130

Для заполнения таблицы исходных данных рассчитывается расход

воды для участка, как сумма расходов воды для тепловых вводов, вхо-

дящих в данный участок. Расчет производится, начиная от концевых

участков (т. е. участков без предшественников). Далее рассчитывается

расход для тех участков, которые являются предшествующими для кон-

цевых. Результирующим является расход последнего участка (ближай-

шего к источнику тепла) пер

ечня в описании наружной сети. Поэтому

для ускорения просчета в характеристике наружной сети рекомендуется

сначала располагать конечные участки, потом те, которые входят в них.

Последним в перечне должен быть участок, определяющий начало теп-

ловой сети. Если участок не содержит тепловых вводов, тогда расход

воды для этого участка определяется как сумма расходов воды преды-

дущих участков (см. рис. 6.2

Ниже приводится последовательность гидравлического расчета

двухтрубной тупиковой водяной сети.

Потери напора на

i-м участке трубопровода определяются

)тр(

ΔΔ

−

, м вод. ст.,

(6.17)

где

β – поправочный коэффициент, применяемый при коэффициенте

эквивалентной шероховатости отличном от

= 0,5 мм [24];

– длина трубопровода на i-м участке, м;

тр

– удельные линейные потери напора на трение, мм/м:

()

вн

тр

0,102

= , мм/м,

(6.18)

где

−

вн

внутренний диаметр трубопровода, м;

λ – коэффициент гидравлического трения.

Тепловые сети, как правило, работают при турбулентном режиме

движения теплоносителя в квадратичной области, поэтому коэффици-

ент гидравлического трения определяется по формуле (6.7).

Скорость теплоносителя

w находится из уравнения неразрывности

)

3,6

, м/с.

(6.19)

Потери напора

Δ в местных сопротивлениях

/2,ζΔ

∑

ρ=

м вод. ст.

(6.20)

Расчетные потери напора от источника тепла определяются из по-

терь на двух трубопроводах (подающем и обратном) на каждом участке,

учитывая структуру наружной тепловой сети.