Гидравлический расчет тепловой сети

Гидравлический расчет является одним из важных разделов проектирования. Задачей гидравлического расчета является определение диаметра труб по заданным расходам теплоносителя и располагаемым перепадом давлений в тепловой сети.

Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрического графика, выбора схем местных тепловых пунктов, подбора насосного оборудования и технико-экономических расчетов.

Распределение давления в тепловых сетях удобно изображать в виде пьезометрического графика, который даёт наглядное представление о давлении и напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельеф местности, высота здания, особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.

Пьезометрические графики разрабатываются для зимних и летних расчетных условий. Проектирование открытых систем теплоснабжения связано с необходимостью построения пьезометрических графиков для отопительного сезона с учетом максимальных водоразборов из подающих и отдельно из обратных трубопроводов.

Давление, выраженное в линейных единицах измерение, называется напором давления или пьезометрическим графиком. В системах теплоснабжения пьезометрические графики характеризуют напоры, соответствующие избыточному давлению, и они могут быть измерены обычными манометрами с последующим переводом результатов измерения в метры.

При построение пьезометрического графика нужно выполнять следующие условия:

Давление в непосредственно присоединяемых к сети абонентских систем не должно превышать допускаемого как при статическом, так и при динамическом режиме. Для радиаторов систем отопления максимальное избыточное давление должно быть не более 0,6 МПа, что соответствует примерно напору в 60 м.

Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью труб и всех водоподогревательных установок.

Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой более 100 ⁰С, должен быть достаточным для исключения парообразования.

Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.

В точках присоединения абонентов следует обеспечить достаточный напор для создания циркуляции воды в местных системах.

При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.

Наличие подогревателей горячего водоснабжения при двухступенчатой схеме требует увеличение напора до 20-25 м.

Уровни пьезометрических линий, как при статическом, так и при динамическом режиме следует устанавливать с учетом возможности присоединения большинства абонентских систем по наиболее дешевым зависимым схемам. Статическое давление также не должно превышать допускаемого давления для всех элементов.

Нам необходимо определить расход по домам и участкам G, кг/с по формуле:

 

G=  (3.23)

где С_в=4,3 кДж/кг.гр

τ₁=125 ⁰С τ₂=65 ⁰С

Q_от- тепловой поток на отопление, МВт

Q_в- тепловой поток на вентиляцию, МВт

Q_гвс- тепло на горячее теплоснабжение, МВт

 

=  =23,9 т/ч

=  = 6,27 т/ч

=  =3,6 т/ч

=  = 0,694 т/ч

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, результаты сведены в табл. 6

При движении теплового носителя по трубам, потери давления в тепловой сети складывается из местных потерь сопротивлений и потерь на трение по длине:

Общие потери давления в тепловой сети ∆P, Па определяются по формуле:

 

∆P =∆P_м + ∆P_л (3.24)

 

Гидравлическое сопротивление по длине трубопровода ∆P_л, Па определяется по формуле:

 

∆P_л = λ  (3.25)

 

где: λ – коэффициент гидравлического трения,

l - длина участка, м

d_ВН – внутренний диаметр трубы, мм

ρ – плотность теплоносителя, кг/м³       

ω – скорость движения теплоносителя, м/с.

Коэффициент гидравлического трения «λ» зависит от числа Рейнольдса «Re» и относительной эквивалентной шероховатости трубы с учетом коррозии.

-Для водяных систем К_ЭКВ = 0,5 мм. [2,c. 352]

Коэффициент гидравлического трения λ _d определяется по формуле:

 

λ _d = 0,11()^0,25 (3.26)

1_уч

λ_273x7=0,11×()^0,25=0,023

ΔP_л=0,023×() ×  =2793 Па

2_уч

λ_219×6=0,11×( ^0,25=0,024

ΔP_л=0,024 × ×  = 5989 Па

 

Остальные расчеты выполняются аналогично, результаты сведены в табл. 6

Местное гидравлическое сопротивление ∆P_м ,Па определяется по формуле:

 

∆P_м = Σξ*  (3.27)

 

где: Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке тепловой сети.

Для экономичной работы тепловой сети значения R_л принимаются:

· Для магистральных участков R_л = 80 Па/м; [2,c.354]

· Для распределительных участков R_л = 300 Па/м. [2,c.354]

 

1_уч ∆P_м = 1,5 ×  = 1180 Па

2_уч ΔP_м = 2,25 ×  = 2324 Па

Остальные расчеты выполняются аналогично, результаты сведены в табл. 6

Гидравлический расчет состоит из двух этапов:

1 этап: предварительный расчет.

Заключается в определение диаметров, скоростей;

2 этап: окончательный расчет.

Производится после принятия стандартных диаметров, потерь давления, и потерь напора на расчетных участках.

Потери напора на участке ∆Н, м.вод.ст. определяется по формуле:

 

∆Н =  (3.28)

 

где: ρ – плотность теплоносителя, кг/м³

g – ускорение свободного падения, (g = 9,81 м/с²)

 

1_уч ∆Н =  = 0,44 м

2_уч ΔН =  = 0,91 м

 

Падающий и обратный трубопроводы рассчитываются аналогично.

Данные сводятся в таблицу 6.

Таблица 6- Результаты гидравлического расчета

№ п/п	Расход теплоносителя G т/ч	Длина уч-ка l, м	Длина трубопровода на уч-ке d*δ, мм	Удельно падение давления по длине RЛ, Па/м	Фактич. удельное падение по длине RЛ Па/м	Скорость теплоносителя ω, м/с	Суммарный коэф. местных сопрот-ий Σξ	Гидравл-ое сопрот-ие ∆Pл, Па	Местное гидравлич-ое сопрот-ие ∆Pм, Па	Общие потери давления теплопотр-ия ∆P, Па	Потери напора т/носит. на уч-ке ∆Н м.вод.ст
1	228,49	40	273×7	80	70	1,3	1,5	2793	1180	3973	0,44
2	181,78	50	219×6	80	125	1,49	2,25	5989	2324	8313	0,91
3	171,78	30	219×6	80	110	1,38	0,75	3082	665	3747	0,41
4	149,15	20	219×6	80	85	1,23	0,5	1632	352	1984	0,22
5	126,6	40	219×6	80	62	1,03	2,5	2290	1234	3524	0,39
6	94,5	60	194×5	80	68	1,02	0,75	3947	363	4310	0,47
7	69,59	40	159×4,5	80	105	1,12	2	4047	1167	5214	0,57
8	55,67	40	159×4,5	80	66	0,89	0,5	2556	184	2740	0,3
9	44,63	60	133×4,5	80	102	0,99	0,75	6179	342	6521	0,71
10	34,68	40	108×4	300	205	1,22	0,5	8034	346	8380	0,92
11	24,16	60	89×3,5	300	252	1,22	2,5	15203	1732	16935	1,85
12	10,16	30	76×3,5	300	140	0,8	1,0	4143	298	4441	0,49
13	11,15	25	76×3,5	300	160	0,85	1,0	3898	336	4234	0,46
14	2,85	30	57×3,5	300	52	0,4	1,0	1519	74	1593	0,18
15	10,52	20	76×3,5	300	141	0,8	1,0	2762	298	3060	0,34
16	9,95	30	76×3,5	300	128	0,75	1,0	3642	262	3904	0,43
17	11,04	40	76×3,5	300	155	0,85	1,0	6237	336	6573	0,72
18	13,92	30	76×3,5	300	220	1	1,0	5107	465	5572	0,61
19	24,91	30	89×3,5	300	298	1,3	1,0	8631	786	9417	1,03
20	25,6	15	89×3,5	300	305	1,32	1,0	4449	811	5260	0,58
21	6,5	40	57×3,5	300	260	0,9	1,0	10252	377	10629	1,16
22	22,55	33	89×3,5	300	240	1,16	1,0	7560	626	8186	0,9
23	22,63	15	89×3,5	300	240	1,16	1,0	3436	626	4062	0,45
24	10	34	76×3,5	300	130	0,77	1,0	4350	276	4626	0,51
25	23,9	20	89×3,5	300	260	1,21	1,0	4985	681	5666	0,62
26	22,81	30	89×3,5	300	240	1,16	1,0	6872	626	7498	0,82