Теплоснабжение микрорайона города

В качестве исходных данных для расчёта обычно задаются: схема тепловой сети, параметры теплоносителя на входе в рассчитываемый участок, расход теплоносителя и длина участков сети. Поскольку в начале расчёта неизвестен ряд величин, задачу приходиться решать методом последовательных приближений в два этапа: приближенный и проверочный расчёты.

3.1 Предварительный расчёт

1. Определяется располагаемая потеря напора в сети исходя из обеспечения необходимого статического напора на абонентском вводе. Определяется тип пьезометрического графика.
2. Выбирается самая отдалённая точка тепловой сети (расчётная магистраль).
3. Магистраль разбивается на участки по принципу постоянства расхода теплоносителя и диаметра трубопровода. В некоторых случаях в пределах участка с равным расходом изменяется диаметр трубопровода. На участке находится сумма местных сопротивлений.
4. Вычисляется предварительное падение давления на данном участке, оно же является максимально возможным падением давления на рассматриваемом участке.
5. Определяется доля местных потерь данного участка и удельное линейное падение давления. Доля местных потерь представляет собой отношение падения давления в местных сопротивлениях к линейному падению давления прямолинейных участков.
6. Предварительно определяется диаметр трубопровода рассчитываемого участка.

3.2 Проверочный расчёт

1. Предварительно рассчитанный диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного типоразмера трубы.
2. Уточняется линейное падение давление и вычисляется эквивалентная длина местных сопротивлений. Эквивалентная длина местных сопротивлений – прямолинейный трубопровод линейное падение давления на котором равно падению давления в местных сопротивлениях.
3. Рассчитывается истинное падение давления на участке, которое является полным сопротивлением данного участка.
4. Определяется потеря напора и располагаемый напор в конечной точки участка между подающий и обратной линиях.
Все участки тепловой сети рассчитываются по данной методике и увязываются между собой.
Для проведения гидравлического расчета обычно задаются схемой и профилем тепловой сети, а затем выбирают наиболее удаленную точку, которые характеризуется наименьшим удельным падением магистрали. Расчетная температура сетевой воды в подающей и обратной линиях тепловой сети: °С, °С.
Расчетные расходы по абонентам представлены в таблице.
Таблица 7 – Предварительный и окончательный гидравлический расчет
Участок Gов, кг/ч l, м lэкв, м lпр, м dст, мм v ∆Р, Па/м Р, Па Основная магистраль 1 ИТ-ТК1 52559 100 6,78 106,78 125 1,190 109,1 11647 2 ТК1-ТК2 52559 26 6,78 32,78 125 1,190 109,1 3575 3 ТК2-ТК3 49292 24 6,78 30,78 125 1,116 96,2 2960 4 ТК3-ТК4 36999 51 9,04 60,04 125 0,838 54,9 3294 5 ТК4-ТК5 30005 9 2,26 11,26 125 0,680 36,5 411 6 ТК5-ТК6 17817 21 3,95 24,95 80 0,985 131,5 3281 7 ТК6-ТК7 15431 26 3,95 29,95 80 0,853 99,3 2973 8 ТК7-ТК8 13044 52 5,47 57,47 70 0,942 142,4 8181 9 ТК8-ТК9 10005 46 5,47 51,47 70 0,723 84,9 4368 10 ТК9-аб19 5156 34 2,94 36,94 50 0,730 131,8 4867 Ответвления От1 3267 66 4,37 70,37 40 0,723 170,8 12020 От2 12188 38 5,47 43,47 70 0,880 124,7 5419 От3 1201 9 0,92 9,92 32 0,415 77,3 767 От4 4468 57 3,12 60,12 40 0,988 314,6 18914 От5 6869 18 3,67 21,67 50 0,972 230,6 4998 От6 3038 43 3,12 46,12 40 0,672 148,3 6838 От7 2386 44 0,92 44,92 32 0,825 292,1 13119
Таблица 8 - Расчет эквивалентных длин основной магистрали и ответвления
№ уч. dу, мм Местные сопротивления Коэф. мест. сопр., ( Эквивалентная длина, lэкв, м Магистраль 01 125 Задвижка
Компенсатор 0,5
1 6,78 02 125 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
1 6,78 03 125 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
1 6,78 04 125 Тройник на проход
Компенсатор 1
1 9,04 05 125 Тройник на проход 0,5 2,26 06 80 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
1 3,95 07 80 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
1 3,95 08 70 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 5,47 09 70 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 5,47 10 50 Тройник на проход
Компенсатор
Задвижка 0,5
1
0,5 2,94 Ответвления От1 40 Тройник на проход
Компенсатор
Задвижка
Поворот 0,5
2
0,5
0,5 4,37 От2 70 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 5,47 От3 32 Задвижка
Поворот 0,5
0,5 0,92 От4 40 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 3,12 От5 50 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 3,67 От6 40 Тройник на проход
Компенсатор 0,5
2 3,12 От7 32 Задвижка
Поворот 0,5
0,5 0,92
4. Подбор сетевых и подпиточных насосов

Напор сетевого насоса в отопительном периоде:

Подача сетевого насоса в отопительном периоде:
Qснз = 52,6 м3/час.
Принимаем к установке:
2 насоса К 80-50-200 и 2 насоса К 50-32-160.
В летнем режиме один насоса К 50-32-160 обеспечит потребителей горячей водой. В зимнем режиме будет обеспечено необходимое регулировании и резервирование.
Напор подпиточного насоса в отопительном периоде:

Подача подпиточного насоса в отопительном периоде:
Qподз = 0,1 · 52,6 = 5,3 м3/час.
Принимаем к установке 2 насоса марки К 40-25-180.
Подкачивающих насосов не требуется.

5. Подбор водоструйного насоса (элеватора)

Гидроэлеватор применяют в системе отопления для понижения температуры t1 сетевой воды, поступающей по подающему теплопроводу, до температуры, допустимой в системе tг. Работа элеватора основана на использовании энергии воды подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статическое давление ее становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлажденная вода из обратной магистрали подсасывается струей воды из подающей магистрали в камеру всасывания. Образовавшийся поток воды поступает в камеру смешения, где выравниваются температуры и скорости, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счет гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создается циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.
Основной расчетной характеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения u, представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gп к массе воды Gс , поступающей из тепловой сети в элеватор:
U =
где tо – температура охлажденной воды, поступающей из системы отопления(tо =70 ˚С)
U =
Определив величину коэффициента смешения необходимого для выявления основного размера элеватора – диаметр горловины dг, мм, перехода камеры смешения в диффузор:

где Δpнас- гидравлическое сопротивление системы отопления, Па (Δpнас=0,6 Па)
кг/ч
Тогда
мм.
По найденному диаметру горловины подбираем элеватор №3, с dг = 17мм.
После подбора серийного элеватора, определяем диаметр сопла dс , мм, пользуясь приближенной зависимостью :

мм.



6. Расчет трубопроводов на компенсацию тепловых расширений

Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят его на независимые, в отношений температурных удлинений, участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах и способах компенсации тепловых удлинений.
Расстояние между неподвижными опорами по компенсирующей способности П-образных компенсаторов определяются по формуле:

где - расчетная компенсирующая способность компенсаторов, мм
Расчетную компенсирующую способность компенсаторов принимают меньше на величину Z, которая учитывает недостаточную точность изготовления компенсаторов и возможную податливость неподвижных опор.

- расчетная температура теплоносителя;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °C;
- коэффициент линейного расширения трубной стали, мм/м2°C.
Исходные данные:
Диаметр трубы – 125 мм.
Расчетная температура теплоносителя – 150 °C.
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления – 33 °C.





Нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные. Вертикальную нагрузку определяют по формуле
,
где q — вес одного погонного метра трубопровода: вес трубы, изоляционной конструкции и воды, кг·с;
— пролет между подвижными опорами, м.
Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов возникают при нагревании или охлаждении трубы, под влиянием следующих сил:
- сила трения, кг, в подвижных опорах при тепловом удлинении трубопровода;
- сила трения, кг, в компенсаторах при тепловом удлинении трубопровода.
Горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры определяют с учетом всех действующих сил по обе стороны опоры (S1 и S2).
, кг·с (24)
где - силы трения в продольных опорах, кг·с;
- силы трения в компенсаторах, кг·с.
, кг·с
где - коэффициент трения подвижных опор

- вес одного метра трубы в рабочем состоянии (вес трубы, изоляционной конструкции и воды), кг·с;
L - длина трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора, м.
Силы трения в компенсаторах условно принимаем в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы:
кг·с
Сила трения в скользящих опорах
кг·с
кг·с/см2
Неуравновешенное усилие от внутреннего давления
.
Горизонтальное усилие: при нагреве трубопровода

при охлаждении (спуске воды) и закрытой задвижке
.
Пролет между свободными опорами при таком диаметре трубопровода равен 14,5 м.
Г-образных участков тепловой сети не предусматривается, расчет на компенсацию тепловых удлинений не выполняем.


Список используемой литературы:

СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. Николаева А.А.
СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология.
ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – М., 2013. – 16 с.
ГОСТ 30732-2006. Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в защитной оболочке. Технические условия. - М., 2008. - 48 с.
ГОСТ Р 50671-94. Компенсаторы сильфонные металлические для трубопроводов электрических станций и тепловых сетей. Типы, основные параметры и общие технические требования. – М., 1994. – 40 с.
Водяные тепловые сети: справочное пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др. – М., 1988. – 376 с.
Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей.: Справочник / В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - изд., 3-е переработ. и доп.- М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.
СП 30.13330.2012. Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01.85(. – М., 2012, - 65 с.
СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003. М., 2012. – 56 с.
СП 124.13330.2012. Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003. М., 2012. – 78 с.
















5