Разработка пьезометрического графика при сложном рельефе местности и протяженных тепловых сетях. Гидравлический режим тепловой сети

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.

На пьезометрическом графике в масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети. По этому графику легко определить напор и располагаемый напор в любой точке сети и абонентских системах.

За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень 1 – 1 (см.рис.6.5). Линия П1 – П4 – график напоров подающей линии. Линия О1 – О4 – график напоров обратной линии. Н о1 – полный напор на обратном коллекторе источника; Н сн – напор сетевого насоса; Н ст – полный напор подпиточного насоса, или полный статический напор в тепловой сети; Н к – полный напор в т.К на нагнетательном патрубке сетевого насоса; DH т – потеря напора в теплоприготовительной установке; Н п1 – полный напор на подающем коллекторе, Н п1 = Н к – DH т. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторе ТЭЦ Н 1 =Н п1 -Н о1 . Напор в любой точке сети i обозначается как Н п i , H oi – полные напоры в прямом и обратном трубопроводе. Если геодезическая высота в точке i есть Z i , то пьезометрический напор в этой точке есть Н п i – Z i , H o i – Z i в прямом и обратном трубопроводах, соответственно. Располагаемый напор в точке i есть разность пьезометрических напоров в прямом и обратном трубопроводах – Н п i – H oi . Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д есть Н 4 = Н п4 – Н о4 .

Рис.6.5. Схема (а) и пьезометрический график (б) двухтрубной тепловой сети

Потеря напора в подающей линии на участке 1 – 4 есть . Потеря напора в обратной линии на участке 1 – 4 есть . При работе сетевого насоса напор Н ст подпиточного насоса регулируется регулятором давления до Н о1 . При остановке сетевого насоса в сети устанавливается статический напор Н ст, развиваемый подпиточным насосом.

При гидравлическом расчете паропровода можно не учитывать профиль паропровода из-за малой плотности пара. Потери напора у абонентов, например , зависит от схемы присоединения абонента. При элеваторном смешении DН э = 10…15 м, при безэлеваторном вводе – Dн бэ =2…5 м, при наличии поверхностных подогревателей DН п =5…10 м, при насосном смешении DН нс = 2…4 м.

Требования к режиму давления в тепловой сети:

В любой точке системы давление не должно превышать максимально допустимой величины. Трубопроводы системы теплоснабжения рассчитаны на 16 ата, трубопроводы местных систем – на давление 6…7 ата;

Во избежание подсосов воздуха в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата. Кроме того, это условие необходимо для предупреждения кавитации насосов;

В любой точке системы давление должно быть не меньше давления насыщения при данной температуре во избежание вскипания воды.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Гидравлический расчет тепловых сетей

В задачу гидравлического расчета входят.. определение диаметра трубопроводов.. определение падения давления напора..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Схемы и конфигурации тепловых сетей
Схема тепловой сети (ТС) определяется размещением источников тепла по отношению к району потребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя. Удельная протяженность паровых сетей на еди

Основные расчетные зависимости
Одномерное установившееся движение жидкости

Порядок гидравлического расчета
Обычно при гидравлическом расчете задаются расход теплоносителя и суммарное падение давления на участке. Требуется найти диаметр трубопровода. Расчет состоит из двух этапов – предварительного и пов

Особенности гидравлического расчета паропроводов
Диаметр паропровода рассчитывают исходя либо из допустимых потерь давления, либо из допустимой скорости пара. Предварительно задается плотность пара на расчетном участке. При расчете по до

Режим давления в сети и выбор схемы абонентского ввода
1. Для нормальной работы потребителей тепла напор в обратной линии должен быть достаточен для заполнения системы, Ho > DHмс. 2. Давлени

Гидравлический режим тепловых сетей
Потери давления в сети пропорциональны квадрату расхода -. Пользуясь формулой для р

Включение насосных подстанций
Насосные подстанции могут устанавливаться на подающем, обратном трубопроводах, а также на перемычке между ними. Сооружение подстанций вызывается неблагоприятным рельефом, большой дальностью передач

Если ТС питается от нескольких источников тепла, то в магистральных линиях возникают точки встречи потоков воды от разных источников. Положение этих точек зависит от сопротивления ТС, распределения

Рис.6.18. График напоров в кольцевой сети

Гидравлический режим открытых систем теплоснабжения
Основная особенность гидравлического режима открытых систем теплоснабжения заключается в том, что при наличии водоразбора расход воды в обратной линии меньше, чем в подающей. Практически эта разнос

5.5. Пьезометрический график

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором в конкретном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети; по нему легко определить напор () и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.

На рис. 5.5 приведены пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения и принципиальная схема системы. За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень I - I , имеющий горизонтальную отметку 0; , – график напоров подающей линии сети; , – график напоров обратной линии сети; – полный напор в обратном коллекторе источника теплоснабжения – напор, развиваемый сетевым ом 1; Н ст – полный напор, развиваемый подпиточным ом, или, что то же, полный статический напор тепловой сети; Н к – полный напор в точке К на нагнетательном патрубке а 1; – потеря напора сетевой воды в теплоподготовительной установке III ;

Н n 1 – полный напор в подающем коллекторе источника теплоснабжения: . Располагаемый напор сетевой воды на коллекторах . Напор в любой точке тепловой сети, например в точке 3, обозначается следующим образом: – полный напор в точке 3 подающей линии сети; – полный напор в точке 3 обратной линии сети.

Если геодезическая высота оси трубопровода над плоскостью отсчета в этой точке сети равна Z 3 , то пьезометрический напор в точке 3 подающей линии , а пьезометрический напор в обратной линии . Располагаемый напор в точке 3 тепловой сети равен разности пьезометрических напоров подающей и обратной линий тепловой сети или, что одно и то же, разно сти полных напоров .

Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д:

Потеря напора в обратной линии на этом участке тепловой сети

При гидравлическом расчете паровых сетей профиль паропровода можно не учитывать вследствие малой плотности пара. Падение давления на участке паропровода принимается равным разности давлений в концевых точках участка. Правильное определение потери напора, или падения давления в трубопроводах, имеет первостепенное значение для выбора их диаметров и организации надежного гидравлического режима сети.

Для предупреждения ошибочных решений следует до проведения гидравлического расчета водяной тепловой сети наметить возможный уровень статических напоров, а также линии предельно допустимых максимальных и минимальных гидродинамических напоров в системе и, ориентируясь по ним, выбрать характер пьезометрического графика из условия, что при любом ожидаемом режиме работы напоры в любой точке системы теплоснабжения не выходят за допустимые пределы. На основе технико-экономического расчета следует лишь уточнить значения потерь напора, не выходя за пределы, намеченные по пьезометрическому графику. Такой порядок проектирования позволяет учесть технические и экономические особенности проектируемого объекта.

Основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей из условия надежности работы системы теплоснабжения сводятся к следующему:

1) не разрешается превышение допустимых давлений в оборудовании источника, тепловой сети и абонентских установок. Допустимое избыточное (сверх атмосферного) в стальных трубопроводах и арматуре тепловых сетей зависит от применяемого сортамента труб и в большинстве случаев составляет 1,6–2,5 МПа;

2) обеспечение избыточного (сверх атмосферного) давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреждения кавитации ов (сетевых, подпиточных, смесительных) и защиты системы теплоснабжения от подсоса воздуха. Невыполнение этого требования приводит к коррозии оборудования и нарушению циркуляции воды. В качестве минимального значения избыточного давления принимают 0,05 МПа (5 м вод. ст.);

3) обеспечение не вскипания сетевой воды при гидродинамическом режиме системы теплоснабжения, т.е. при циркуляции воды в системе.

Во всех точках системы теплоснабжения должно поддерживаться , превышающее насыщенного водяного пара при максимальной температуре сетевой воды в системе.

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

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует отрезку Н н. Полный напор на обратном коллекторе источника теплоснабжения соответствует отрезку Н o .

Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку Н С =Н H -Н 0 , потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку Н Т. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку