![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Гидравлический расчёт тепловой сети. Пьезометрический график. Выбор насосов
Расчёт ведём согласно с [1], [5] и [6]. Ггидравлический расчёт только для максимально зимнего периода, то есть при расчётной температуре наружного воздуха. Диаметры труб прямого и обратного хода сетевой воды примем одинаковыми. В совокупности с тем, что вязкость и плотности воды, а также эквивалентная шероховатость приняты постоянными, такой шаг обеспечит нам одинаковое падение давления в подающем и обратном трубопроводах и, следовательно, упростит расчёт. 6.1 Расходы воды по объектам снабжения Суммарный расчётный расход объекта:
где k – коэффициент запаса учитывает долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаем по [1], как для закрытой системы с мощностью более 100 МВт (см. табл. 3.4) k = 1,0:
Расчётный расход воды на 1-й жилой район:
Расчётный расход воды на 2-й жилой район:
Расчётный расход воды на промышленное предприятие:
Суммарный расчётный расход теплосети: G = G1 + G2 + G3 =184,41 + 209,914 + 110,81 = 505,13 кг/с 6.2 Выбор и расчёт магистрали Для начала напомним себе геометрию сети – рис. 6.1. Видим, что имеются две магистрали: участок И - ПП и направление на какой-то из жилых районов. Необходимо определить по максимальному падению давления главную магистраль:
где Rл – линейное удельное падение давления в трубопроводе, примем Rл = 50 Па/м;
Z1, Z2 – геометрические высоты источника и приёмника соответственно;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2. 1-й жилой район: 2-й жилой район: Таким образом 2-я магистраль – трубопровод от источника теплоснабжения до второго жилого района или И - ТК - Ж2. Обозначим её красной пунктирной линией, для наглядности. Рисунок 6.1 Схема сети. Основные геометрические параметры Участок И - ТК: а) Задаёмся Rл = 75 Па/м; б) Расход: G = G1 + G2 = 184,41 + 209,914 = 394,32 кг/с в) Воспользуемся уравнением Дарси: г) Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 10706-76 на стальные сварные трубы группы А: dГ = 512 мм, толщина стенки δ = 9 мм. д) Скорость воды в трубопроводе: е) Критерий Рейнольдса: ж) Предельное число Рейнольдса: з) Re > Reпр значит гидравлическое трение считается по формуле Шифринсона: и) Тогда по формуле Дарси: к) Поскольку нам доподлинно неизвестно как расставлена арматура на трассе, то, во избежание гадательных манипуляций, воспользуемся рекомендациями [1]. Примем на данном участке следующую арматуру:
Тогда: л) Потери давления на участке: Участок ТК - Ж2: а) Задаёмся Rл = 70 Па/м; б) Ориентировочный диаметр: в) ГОСТ 8731-87 на стальные бесшовные горячекатаные и холоднокатаные трубы: dГ = 408 мм, толщина стенки δ = 9 мм, наружный диаметр dО = 426 мм; г) Скорость воды в трубопроводе: д) е) ж) Шифринсон: з) Дарси:
и) Рассуждения аналогичны предыдущему участку
к) Потери давления на участке: Теперь рассчитаем магистраль И - ПП, но поскольку подключать её будем через общий коллектор, то применим методика расчёта участка, то есть когда падение давления задано. Участок И - ПП: а) где : a. b.
c. б) в) г) ГОСТ 8731-87: dГ = 230 мм, толщина стенки δ = 7 мм, Условный проход dО = 244 мм; д) Скорость воды в трубопроводе: е) ж) з) Шифринсон: и) Дарси: к) л) м) Расчётное падение давления: н) Небаланс: о) Необходимо установить на участке И - ПП устройство понижающее давление, самое распространённое из них – диафрагма. Рассчитаем размер её отверстия:
После установки диафрагмы падение давления на участке И - ПП: 6.3 Расчёт ответвления ТК - Ж1 Основой расчёта служат известный расход в ответвлении и падение давления в главной магистрали, от узла присоединения ответвления ТК - Ж1 до абонента Ж2. Принципиально расчёт не меняется. а)
б) в) г) ГОСТ 8731-87: dГ = 338 мм, толщина стенки δ = 9 мм, наружный диаметр dО = 356 мм; д) Скорость воды в трубопроводе: е) ж) з) Шифринсон: и) Дарси: к) л) м) Расчётное падение давления: н) Небаланс: о) Необходимо установить на участке ТК – Ж1 устройство понижающее давление, самое распространённое из них – диафрагма. Рассчитаем размер её отверстия: п) После установки диафрагмы падение давления на участке ТК - Ж1: 6.4 Результаты гидравлического расчёта Сведём результаты расчётов параграфов 6.1 - 6.3 в таблицу 6.1: Таблица 6.1 Результаты гидравлического расчёта сети при максимально зимнем режиме
6.5 Пьезометрический график Основные требования к пьезометрическому режиму сети по условиям надёжной работы можно свести к следующим: 1. Давление в сети не должно превышать допустимых давлений в элементах оборудования сети. Приведём величины допустимых давлений для элементов, которые нам потребуются: – чугунные радиаторы – 60 м. вод. ст.; – пароводяные теплообменники – 1,4 МПа = 145,6 м. вод. ст.; – арматура и трубопроводы – 1,6 МПа = 166,4 м. вод. ст.; 2. Необходимо обеспечивать избыточное давление во всех элементах системы теплоснабжения для защиты от подсосов воздуха и кавитации насосов. Примем запас давления 5 м. вод. ст. 3. Необходимо обеспечивать невскипание сетевой воды при гидродинамическом режиме наличием избыточного давления. Значит в подающем трубопроводе давление должно быть следующим:
Гидростатический режим Построение начинаем с гидростатического режима, когда циркуляции нет и система заполнена водой с температурой не выше 100ºС. Самая высокая точка системы – это отопительные установки 2-го жилого района, имеющие высоту: Н2 = Z2 + hзд2 = 2 + 20 = 22 м; Возьмём запас 7 м. вод. ст. во избежание подсосов воздуха в систему и кавитации насосов. Тогда полный статический напор сети РS = 29 м. вод. ст. Самой низкой точкой системы являются отопительные установки промышленного предприятия (оно подключено через общий коллектор), их геометрическая высота составляет 0 м. На них будет действовать напор в 29 м. вод. ст., но это безопасно для отопительных установок ПП, поскольку допустимая по условиям прочности величина составляет 60 м. вод. ст. (чугунные радиаторы). Гидродинамический режим 1. Давление в коллекторе обратного трубопровода на источнике принимаем: 2. Давление в точке ТК: 3. Давление в обратном трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы:
4. Давление в прямом трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы с учётом потерь давления в абонентской установке,
Видим, что мы над линий Пmin. 5. В прямом трубопроводе в точке ТК: 6. Коллектор прямого трубопровода в точке И: 7. Нагнетательный патрубок сетевого насоса: 8. Прямой трубопровод на вводе в ПП: 9. Обратного трубопровода на вводе в ПП: Только что рассчитанный режим изобразим на рисунке 6.2. Обозначения на рисунке 4.2: Пmax, Пmin – максимально и минимально допустимое полное давление в подающем трубопроводе; Оmax, Оmin – аналогично в обратном трубопроводе; М1, М2, М3 – линии смены масштаба; S – линия полного статистического напора сети.
6.6 Выбор насосов Выбор любого насоса производится по напору и подаче. Имеет, конечно, значение вид перекачиваемой среды и температуры этой среды. В нашем случае подавать необходимо воду, с температурой не более 70ºС. Выбранная нами схема подключения абонентов и подогрева воды предусматривает выбор насосов следующего назначения: 1. Сетевые – обеспечивают движение воды в сетевых трубопроводах. Источник [1] требует наличия не менее двух сетевых насосов, один из которых является резервным; 2. Подпиточные – компенсируют утечки воды в сети. Для закрытой сети их число также должно быть не менее двух, при одном резервном; 3. Циркуляционные – создают циркуляцию воды в локальных водяных системах. Требования к их количеству аналогичны предыдущим. Сетевые насосы Располагаемый напор сети, то есть напор который должен обеспечить насос: ΔНС = ΔНТ + ΔНПОД + ΔНОБР + ΔНАБ (6.3) где ΔНТ – уже упомянутые потери давления в сетевых подогревателях, ΔНТ = 15 м. вод. ст.; ΔНПОД – потери давления в подающей линии, ΔНПОД = ΔРИ-ТК + ΔРТК-Ж2 = 30,226 + 10,163 = 40,389 м. вод. ст.; ΔНОБР – потери давления в обратной линии, ΔНОБР = ΔНПОД = 40,389 м. вод. ст.; ΔНАБ – потери давления в абонентской установке или располагаемый напор на абонентском вводе, принят ранее 15 м. вод. ст.; Тогда по формуле (6.3): ΔНС = ΔНТ + ΔНПОД + ΔНОБР + ΔНАБ = 15 + 40,389 + 40,389 + 15 = 110,778 м. вод. ст. = 1 129 935,6 Па Подача сетевого насоса равна расчётному расходу сетевой воды G = GИ-ТК + GИ-ПП = 394,32 + +110,81 = 505,13 кг/с = 1 855,6 м3/ч. В своём выборе мы будем руководствоваться данными [4] и [8]. Итак, выбираем насос СЭ-2500-180-16. Их будет установлено 2, один – рабочий, один – резервный. Характеристики насоса:
Построим характеристику сети и насоса: Сеть: Характеристика выглядит следующим образом:
Насос: Характеристика:
Построенную характеристику приведём на рисунке 6.3.
Рисунок 6.3 Характеристики насоса на сеть Точка пересечения: VД = 1 855,59 м3/ч, НД = 110,78 м. вод. ст. Подпиточные насосы Напор этого насоса должен быть равен полному статистическому напору сети, то есть: ΔНП = PS = 60 м. вод. ст. Подача подпиточного насоса должна обеспечивать восполнение потерь в сети. Согласно [1], приложение 23: для закрытых систем теплоснабжения необходимо предусматривать 0,75% объём подпитки, (относительно полного объёма воды в сети) и аварийную подпитку в размере 2%. Тогда:
где Q – мощность системы теплоснабжения, Q = 191,33 МВт из таблицы 3.5; 65 – объём сети на МВт нагрузки, проектная величина; Тогда:
Выбираем 2 насоса КМ 45/55 и 3 – КМ 90/55. Все насосы при этом подключены параллельно, но постоянно в работе находятся лишь оба КМ 45/55, обеспечивающие подпитку. Один из КМ 90/55 включается в работу в случае аварии, а другой резервный. Характеристики выбранных насосов:
Циркуляционные насосы Нам предстоит выбрать насос обозначенный номером 10 на рисунке 1.1. Он обеспечивает циркуляцию воды в отопительной системе при качественном регулировании на источнике или при аварии в сети. Напор равен падению давления в установках абонента, то есть максимум 15 м. вод. ст. Подача будет различна для всех абонентов. По данным таблиц 3.1, 3.2 и 3.3: 1-й жилой район: 164,65 кг/с = 604,84 м3/ч, выбираем и устанавливаем параллельно 2 насоса КМ 290/18 и один КМ 45/30; 2-й жилой район: 187,42 кг/с = 688,49 м3/ч, установим в параллель 2 насоса КМ 160/20; Промышленное предприятие: 86,94 кг/с = 319,38 м3/ч, выбираем насос КМ 160/20. Характеристики выбранных насосов
Основные характеристики выбранных в параграфе 6.6 насосов сведём в таблицу 6.2:
|