- среднегодовая температура окружающей среды (определяется по приложению №18 в зависимости от вида прокладки трубопровода);

- коэффициент, принимаемый по приложению №19.

- термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м·°С /Вт, определяемое по формуле:

(73)

здесь - коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух (при прокладке в каналах = 8; при прокладке в техподпольях и тоннелях = 11 , при надземной прокладке = 29) ;

d - наружный диаметр трубопровода, м;

- термическое сопротивление поверхности канала, определяемое по формуле:

(74)

здесь - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала (= 8 Вт/(мІ ·°С));

F - внутреннее сечение канала, м²;

P - периметр сторон по внутренним размерам, м;

- термическое сопротивление стенки канала, определяемое по формуле:

, (75)

здесь - теплопроводность стенки канала (для железобетона = 2,04 Вт/(м·°С));

- наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м;

- термическое сопротивление грунта, определяемое по формуле:

, (76)

здесь - теплопроводность грунта, зависящая от его структуры и влажности (при отсутствии данных его значение можно принимать для влажных грунтов = 2-2,5 Вт/(м·°С), для сухих грунтов

= 1,0-1,5 Вт/(м·°С));

h - глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м;

- добавочное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние труб при бесканальной прокладке, величину которого определяют по формулам:

· для подающего трубопровода

(77)

· для обратного трубопровода

(78)

где h - глубина заложения осей трубопроводов, м;

b - расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по данной таблице:

Таблица №3. Расстояние между осями трубопроводов

dу, мм	50-80	100	125-150	200	250	300	350	400	450	500	600	700
b, мм	350	400	500	550	600	650	700	600	900	1000	1300	1400

, - коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые по формулам:

(79)

(80)

здесь , - нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.

9. Расчет и подбор компенсаторов

В тепловых сетях широко применяются сальниковые, П - образные и сильфонные (волнистые) компенсаторы. Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (обычно 110 МПа).

Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода , мм, определяют по формуле:

(81)

где - средний коэффициент линейного расширения стали,

(для типовых расчетов можно принять ),

- расчетный перепад температур, определяемый по формуле

(82)

где - расчетная температура теплоносителя, ^оС;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ^оС;

L - расстояние между неподвижными опорами, м (см. приложение №17).

Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов уменьшают на величину запаса - 50 мм.

Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле:

(83)

где - рабочее давление теплоносителя, МПа;

- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;

- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.

При подборе компенсаторов их компенсирующая способность и технические параметры могут быть определены по приложению.

Осевая реакция сильфонных компенсаторов складывается из двух слагаемых:

(84)

где - осевая реакция, вызываемая деформацией волн, определяемая по формуле:

(85)

здесь l - температурное удлинение участка трубопровода, м;

- жесткость волны, Н/м, принимаемая по паспорту компенсатора;

n - количество волн (линз).

- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле:

(86)

здесь - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 - 0.6;

D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры волн, м;

- избыточное давление теплоносителя, Па.

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^о поформуле:

(87)

для углов более 90^о, т.е. 90+, по формуле

(88)

где l - удлинение короткого плеча, м;

l - длина короткого плеча, м;

Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 10⁵ МПа;

d - наружный диаметр трубы, м;

- отношение длины длинного плеча к длине короткого.

При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения не должна превышать [] = 80 МПа.

При расстановке неподвижных опор на углах поворотов, используемых для самокомпенсации, необходимо учитывать, что сумма длин плеч угла между опорами не должна быть более 60% от предельного расстояния для прямолинейных участков. Следует учитывать также, что максимальный угол поворота, используемый для самокомпенсации, не должен превышать 130^о.

10. Расчет усилий на опоры

Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору F_v, Н, определяют по формуле:

(89)

где - масса одного метра трубопровода в рабочем состоянии включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м;

L - пролет между подвижными опорами, м.

Величина для труб с наружным диаметром может быть принята по табл. 4 методического пособия:

Таблица №4 - Масса 1 м трубопровода в рабочем состоянии

, мм	38	45	57	76	89	108	133	159	194	219	273	325
, Н/м	69	81	128	170	215	283	399	513	676	860	1241	1670
, мм	377	426	480	530	630	720	820	920	1020	1220	1420
, Н/м	2226	2482	3009	3611	4786	6230	7735	9704	11767	16177	22134

Пролеты между подвижными опорами в зависимости от условий прокладки и типов компенсаторов приведены в таблицах 5, 6 методического пособия.

Таблица №5 - Пролеты между подвижными опорами на бетонных подушках при канальной прокладке.

Dу, мм	L, м	Dу, мм	L, м	Dу, мм	L, мм	Dу, мм	L, м
25	1,7	80	3,5	200	6	450	9
32	2	100	4	250	7	500	10
40	2,5	125	4,5	300	8	600	10
50	3	150	5	350	8	700	10
70	3	175	6	400	8,5	800	10

Таблица №6 - Пролеты между подвижными опорами при надземной прокладке, а также в тоннелях и техподпольях.

Dу, мм	L, м	Dу, мм	L, м	Dу, мм	L, м
25	2	125	6/6	400	14/13
32	2	150	7/7	450	14/13
40	2,5	175	8/8	500	14/13
50	3	200	9/9	600	15/13
70	3,5	250	11/11	700	15/13
80	4	300	12/12	800	16/13
100	5/5	350	14/14	900	18/15
				1000	20/16

Примечание: в числителе L для П-образных компенсаторов и самокомпенсации, в знаменателе - для сальниковых компенсаторов.

Горизонтальные нормативные осевые нагрузки на подвижные опоры F_hx, Н, от трения определяются по формуле:

(90)

где - коэффициент трения в опорах, который для скользящих опор при трении сталь о сталь принимают равным 0,3 (при использовании фторопластовых прокладок = 0,1), для катковых и шариковых опор = 0,1.

При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору следует учитывать: неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов, на участках имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота, заглушки; следует также учитывать силы трения в подвижных опорах и силы трения о грунт для бесканальных прокладок, а также реакции компенсаторов и самокомпенсации. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору следует определять:

· на концевую опору - как сумму сил действующих на опору;

· на промежуточную опору - как разность сумм сил действующих с каждой стороны опоры.

Неподвижные опоры должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов (охлаждение, нагрев) в том числе при открытых и закрытых задвижках. Для расчета усилий действующих на неподвижные опоры могут быть использованы типовые расчетные схемы, приведенные в литературе [5. стр.172-173], [7.стр.230-242].

11. Подбор основного и вспомогательного оборудования

12.1. Подбор паровых котлов.

Подбор паровых котлов производится на основании их однотипности, по техническим параметрам пара (по приложению№25).

12.2. Подбор элеватора.

Требуемый располагаемый напор для работы элеватора , м определяется по формуле:

(91)

где h - потери напора в системе отопления, принимаемые 1,5-2м;

U_p - расчетный коэффициент смешения, определяемый по формуле:

(92)

Расчетный коэффициент смешения для температурного графика 150-70 равен = 2,2; для графика 140-70 = 1,8; для графика 130-70 = 1,4.

Диаметр горловины камеры смешения элеватора dг, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, определяется по формуле:

(93)

Диаметр сопла элеватора d_c, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, и располагаемом напоре для элеватора Н, м, определяется по формуле:

(94)

Величина напора Н, м, гасимого соплом элеватора, не может, во избежание возникновения кавитационных режимов, превышать 40 м. Для определения диаметра сопла элеватора, его номера, требуемого напора, могут быть использованы номограммы, приведенные в справочной литературе [5. стр. 312], [6. стр. 73-75]

12.3. Подбор насосов.

Модели и количество сетевых и подпиточных насосов подбираются согласно методическим рекомендациям раздела №7, выбор осуществляется по приложениям № 21 и №22.

12.4. Подбор запорной арматуры.

Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяют по формуле:

(95)

где - общая длина трубопровода

- длины отдельных участков трубопровода, м, с условными диаметрами , м, при уклонах ;

m - коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей m = 0,0144, для задвижек m = 0,011;

n - коэффициент, зависящий от времени спуска воды t (см. таблицу №7).

Таблица №7. Значения коэффициента n .

t = 1 ч	t = 2 ч	t = 3 ч	t = 4 ч	t = 5 ч
n = 1	n = 0,72	n = 0,58	n = 0,5	n = 0,45

Максимальное время спуска воды предусматривается для трубопроводов:

300 мм - не более 2 ч

350 500 - не более 4 ч

600 - не более 5 ч

Диаметр спускного устройства для двустороннего дренажа, установленного в нижней точке трубопровода, определяют по формуле:

(96)

где , - диаметры спускных устройств, определяемые по формуле (95) соответственно для каждой стороны.

Расчетный диаметр штуцера округляют с увеличением до стандартного и сравнивают с приведенными в таблице №8 данными.

Таблица №8. Условный проход штуцера и

запорной арматуры для спуска воды.

, мм	65 вкл.	80-125	до 150	200-250	300-400	500	600-700
Условный проход штуцера, мм	25	40	50	80	100	150	200

К установке принимают наибольший из двух сравниваемых диаметров штуцеров и запорной арматуры.

Условный проход штуцера и запорной арматуры для выпуска воздуха из секционируемых участков водяных тепловых сетей приведен в таблице №9.

Таблица №9. Условный проход штуцера и

запорной арматуры для выпуска воздуха

, мм	25-80	100-150	200-300	350-400	500-700	800-1200
Условный проход штуцера,мм	15	20	25	32	40	50

Пример выполнения курсовой работы

Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (Часть 1).

Определить для условий г. Хабаровска расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города (см. рис. 1).

Рис.1 - Район города.

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31 ⁰С. Плотность населения Р = 400 челга. Общая площадь жилого здания на одного жителя _общ = 18 м²чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а =115 лсутки.

Решение. Расчет тепловых потоков сводим в табл..1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов, их площадь F_кв в гектарах, плотность населения Р. Количество жителей в кварталах m, определяем по формуле

Для квартала №1 количество жителей составит:

чел

Общую площадь жилых зданий кварталов А определяем по формуле

Для квартала №1

м²

Приняв (см. приложение №4) для зданий постройки после 1985г величину удельного показателя теплового потока на отопление жилых зданий qо = 87 Вт/м² при t ₀= -31 ⁰С, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле (1) учебного пособия

Для квартала №1 при K₁= 0,25 получим

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле (2) учебного пособия

Для квартала №1 при К₂= 0,6 получим

По приложению №5 учебного пособия укрупненный показатель теплового потока на горячее водоснабжение q_h c учетом общественных зданий при норме на одного жителя a = 115 лсутки составит 407 Вт.

Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле (4) учебного пособия

Для квартала №1 эта величина составит

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Для квартала №1 суммарный тепловой поток составит

Аналогично выполняем расчёты тепловых потоков и для других кварталов.

Таблица 1 - Расчёт тепловых потоков

№ квартала	Площадь квартала Fкв, га	Плотность населения P чел/га	Количество жителей m	Общая площадь, А, м2	Тепловой поток, МВт
					Q 0 max	Q v max	Q hm	Q
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 2 3 4 5	10 15 20 10 15	400 400 400 400 400	4000 6000 8000 4000 6000	72000 108000 144000 72000 108000	7,83 11,745 15,66 7,83 11,745	0,94 1,41 1,88 0,94 1,41	1,628 2,442 3,256 1,628 2,442	10,398 15,597 20,796 10,398 15,597
	54,8	6,58	11,396	72,786

Для климатических условий г. Хабаровска выполнить расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчётные тепловые потоки района города на отопление Q _{0 max} = 300 МВт, на вентиляцию Q _{v max} = 35 МВт, на горячее водоснабжение Q_hm = 60 МВт_. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31 ⁰C.

Решение. Определим, используя формулы пересчета (10) и (11) часовые расходы на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха t_н= +8⁰С.

Отложив на графике (см. рис. 2.а) значения и при t_н= +8 ⁰С, а также значения и при t_н= t₀ = -31 ⁰C и соединив их прямой, получим графики = f (t_н) и = f (t_н). Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчёта (12), среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода .

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 60 МВт для отопительного периода и с ординатой 38,4 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазона температур t_н = +8 -31 ⁰C и соединив их прямой получим суммарный часовой график . Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки находим продолжительности стояния температур наружного воздуха в часах с интервалом 5⁰C и продолжительность отопительного периода для г. Хабаровска n₀ = 4920 ч. Данные сводим в таблицу №2.

Таблица 2 - Продолжительность стояния температур наружного воздуха

Продолжительность стояния, n, час	Температура наружного воздуха
	-40 -35	-35 -30	-30 -25	-25 -20	-20 -15	-15 -10	-10 -5	-5 0	0 +5	+5 +8
n	2	47	275	630	800	666	596	561	583	760
Темпера туры	-35 и ниже	-30 и ниже	-25 и ниже	-20 и ниже	-15 и ниже	-10 и ниже	-5 и ниже	0 и ниже	+5 и ниже	+8 и ниже
n	2	49	324	954	1754	2420	3016	3577	4160	4920

График по продолжительности тепловой нагрузки (см. рис. 2 б) строится на основании суммарного часового графика . Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -10, -20, -30) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 4920 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной = 38,4 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.

Рис.2 а - часовые графики теплового потребления

б - годовой график по продолжительности тепловой нагрузки

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем, используя формулы пересчета (10) и (11) определим часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8 ⁰C. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение = 38,4 МВт. Выполним расчеты для января

МВт

Аналогично выполняем расчёты и для других месяцев отопительного периода. Расчёты сведём в табл. 3. Используя полученные данные, построим годовой график теплового потребления по месяцам (см. рис 3)

Таблица 3 - Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года

Среднечасовые расходы теплоты по месяцам	Среднемесячные температуры наружного воздуха
	Ян	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сен	Окт	Нояб	Дек
	-22,3	-17,2	-8,5	3,1	11,1	17,4	21,1	20	13,9	4,7	-8,1	-18,5
	237,1	207,1	155,9	87,6						78,2	153,5	214,7
	27,7	24,2	18,2	10,2						9,1	17,9	25
	60	60	60	60	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	60	60	60
	324,8	291,3	234,1	157,8	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	147,3	231,4	299,7

Рис. 3. Годовой график теплового потребления по месяцам

Расчет и построение температурного графика регулирования тепловой нагрузки на отопление.

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график).

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали ₁= 130 ⁰С в обратной магистрали ₂= 70 ⁰С, после элеватора ₃= 95 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро = -31 ⁰С. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв= 18 ⁰С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 ⁰С, температура холодной воды t_с= 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения _б= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение. Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 ⁰С. Значения температур сетевой воды для систем отопления ₀₁; ₀₂; ₀₃ определим используя расчетные зависимости (13), (14), (15) для температур наружного воздуха t_н= +8; 0; -10; -23; -31 ⁰С

Определим, используя формулы (16),(17),(18), значения величин

Для tн = +8 0С значения 01, 02 ,03 соответственно составят:

Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений t_н. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе = 70 ⁰С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70 ⁰С, = 44,9 ⁰С, = 55,3 ⁰С, температура наружного воздуха = -2,5 ⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева t_н= 7 ⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени

Определим по формуле (19) балансовую нагрузку горячего водоснабжения

МВт

По формуле (20) определим суммарный перепад температур сетевой воды в обеих ступенях водоподогревателей

Определим по формуле (21) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t_н= +8 ⁰С до t_н = -2,5 ⁰С

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

Определим используя формулы (22) и (25) значения величин ₂ и ₁ для диапазона температур наружного воздуха t_н от t_н = -2,5 ⁰С до t₀= -31⁰С. Так, для t_н= -10 ⁰С эти значения составят:

Аналогично выполним расчеты величин ₂ и ₁ для значений t_н= -23 ⁰С и t_н= -31 ⁰С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (24) и (26).

Так, для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С эти значения составят

для t_н = -10 ⁰С

Аналогично выполним расчеты для значений t_н = -23 ⁰С и -31 ⁰С. Полученные значения величин _{2, 1,} ,сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t_н = +8 -2,5 ⁰С используем формулу (32)

Определим значение _2v для t_н= +8 ⁰С. Предварительно зададимся значением ⁰С. Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С

Вычислим левые и правые части уравнения

Левая часть

Правая часть

Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по значению (в пределах 3%), примем значение как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим, используя формулу (34), температуру сетевой воды после калориферов _2v для t_н= t_нро = -31⁰C.

Здесь значения t; ; соответствуют t_н = t_v= -23 ⁰С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением _2v = 51⁰С. Определим значения t_к и t

Далее вычислим левую часть выражения

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (0,991), принятое предварительно значение _2v = 51 ⁰С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (см. рис. 4).

Таблица 4 - Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения.

tН	10	20	30	1	2	1П	2П	2V
+8	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	17
-2,5	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	44,9
-10	90,2	5205	64,3	4,2	10,2	94,4	42,3	52,5
-23	113,7	63,5	84,4	1,8	12,5	115,6	51	63,5
-31	130	70	95	0,4	14	130,4	56	51

Рис.4. Температурные графики регулирования для закрытой системы теплоснабжения ( отопительно-бытовой; --- повышенный)

Построить для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования. Принять балансовый коэффициент _б = 1,1. Принять минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика ⁰С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Решение. Вначале строим графики температур ,, , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее построим отопительно-бытовой график, точке излома которого соответствуют значения температур сетевой воды ⁰С; ⁰C; ⁰C, и температура наружного воздуха ⁰C. Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

MВт

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

Для ряда температур наружного воздуха t_н= +8 ⁰С; -10 ⁰С; -25 ⁰С; -31 ⁰С, определим относительный расход теплоты на отопление по формуле (29); Например для t_н= -10 составит:

Затем, приняв известные из предыдущей части значения t_c; t_h; ; t определим, используя формулу (30), для каждого значения t_н относительные расходы сетевой воды на отопление .

Например, для t_н= -10 ⁰С составит:

Аналогично выполним расчеты и для других значений t_н.

Температуры сетевой воды в подающем _1п и обратном _2п трубопроводах для скорректированного графика определим по формулам (27) и (28).

Так, для t_{н =} -10 ⁰С получим

Выполним расчеты _1п и _2п и для других значений t_н. Определим используя расчетные зависимости (32) и (34) температуры сетевой воды _2v после калориферов систем вентиляции для t_н= +8 ⁰С и t_н= -31 ⁰С (при наличии рециркуляции). При значении t_н= +8 ⁰С зададимся предварительно величиной _2v= 23⁰C.

Определим значения t_к и t_к

Далее вычислим левую и правую части выражения

;

Поскольку численные значения левой и правой частей уравнения близки, принятое предварительно значение _2v= 23⁰C ,будем считать окончательным. Определим также значения _2v при t_н = t₀= -31 ⁰C. Зададимся предварительно значением _2v= 47⁰C

Вычислим значения t_к и

Полученные значения расчетных величин сведем в таблицу 3.5

Таблица 5 - Расчет повышенного (скорректированного) графика для открытой системы теплоснабжения.

tн	10	20	30	Q0	G0	1п	2п	2v
+8	60	40,4	48,6	0,2	0,65	64	39,3	23
1,9	60	40,4	48,6	0,33	0,8	64	39,3	40,4
-10	90.2	52.5	64.3	0,59	0,95	87.8	51.8	52.5
-23	113.7	63.5	84.4	0,84	1,02	113	63,6	63.5
-31	130	70	95	1	1,04	130	70	51

Используя данные таблицы 5, построим отопительно-бытовой, а также повышенный графики температур сетевой воды.

Рис.5 Отопительно - бытовой ( ) и повышенный (----) графики температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения.

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рис.6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.



Рис.6. Расчетная схема магистральной тепловой сети.

Решение. Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 4 (участки 1,2,3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6,7], а также в приложении №12 учебного пособия, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d_нxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, скорости воды V, м/с.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеется головная задвижка ( = 0,5), тройник на проход при разделении потока ( = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов ( = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. Согласно приложению №17 учебного пособия для D_у= 600 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 400 м следует предусмотреть три сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке составит

= 0,5+1,0 + 3 0,3 = 2,4

По приложению №14 учебного пособия (при К_э= 0,0005м) эквивалентная длина l_э для = 1,0 равна 32,9 м. Эквивалентная длина участка L_э составит

L_э= l_э = 32,9 2,4 = 79 м

Далее определим приведенную длину участка L_п

L_п=L + L_э= 400 + 79 = 479 м

Затем определим потери давления P на участке 1

P = R L_п = 42 479 = 20118 Па

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной магистрали (см. табл. 6 и табл.7).

Далее приступаем к расчету ответвлений. По принципу увязки потери давления P от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

P₄₊₅ = P₂₊₃ ; P₆ = P₅ ; P₇ = P₃

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для ответвления с участками 4 и 5 получим

Коэффициент , учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

тогда Па/м

Ориентируясь на R = 69 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R, скорости V, потери давления Р на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R.

Па/м

Па/м

Таблица 6 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

№ участка	dн х S, мм	L, м	Вид местного сопротивления		Кол-во		lэ ,м	Lэ,м
1	630x10	400	1. задвижка 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 3 1	2,4	32,9	79
2	480x10	750	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 6 1	3,3	23,4	77
3	426x10	600	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	0.5 0.3 0.5	1 4 1	2,2	20,2	44,4
4	426x10	500	1.тройник на ответвление 2. задвижка 3. сальниковый компенсатор 4. тройник на проход	1.5 0.5 0.3 1.0	1 1 4 1	4.2	20.2	85
5	325x8	400	1. сальниковый компенсатор 2. задвижка	0.3 0.5	4 1	1.7	14	24
6	325x8	300	1. тройник на ответвление 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	1.5 0.5 0.5	1 2 2	3.5	14	49
7	325x8	200	1.тройник на ответвление при разделении потока 2.задвижка 3.сальниковый компенсатор	1.5 0.5 0.3	1 2 2	3.1	14	44

Таблица 7 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

№ участка	G, т/ч	Длина, м	dнхs, мм	V, м/с	R, Па/м	P, Па	P, Па
		L	Lэ	Lп
1 2 3	1700 950 500	400 750 600	79 77 44	479 827 644	630x10 480x10 426x10	1.65 1.6 1.35	42 55 45	20118 45485 28980	94583 74465 28980
4 5	750 350	500 400	85 24	585 424	426x10 325x8	1.68 1.35	70 64	40950 27136	68086 27136
6	400	300	49	349	325x8	1.55	83	28967	28967
7	450	200	44	244	325x8	1.75	105	25620	25620

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит:

Построение пьезометрических графиков для отопительного и неотопительного периодов.

Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный период принять равным 800 т/ч. Расчетные температуры сетевой воды 150-70. Этажность зданий принять 9 этажей. Все необходимые данные принимаются из предыдущей части.

Решение. Для построения пьезометрического графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1: 10000. Построим , используя горизонтали и длины участков, продольные профили главной магистрали ( участки 1,2,3 ) и ответвлений (участки 4,5 и участок 7 ). На профилях в соответствующем масштабе построим высоты присоединяемых зданий. Под профилем располагается спрямленная однолинейная схема теплосети, номера и длины участков, расходы теплоносителя и диаметры, располагаемые напоры.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые в закрытых системах принимаются равными потерям напора в подающей магистрали и составляют в данном примере 9,5 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала № 4. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СД. Превышение точки Д по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 9,5 метра.

Далее строим линию ДЕ - линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые в данном примере приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения «оголения», « раздавливания» и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода. Определим для данного периода потери напора в главной магистрали используя формулу пересчета (63)

= 9,5 = 2,8 м

Аналогичные потери напора (2,8 м) примем и для обратной магистрали. Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим пьезометрический график для неотопительного периода (А ВСДЕ). После построения пьезометрических графиков следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов (см. раздел 6 учебного пособия ). При необходимости напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс и, соответственно, положение пьезометрических графиков могут быть изменены (за счет изменения напора подпиточного насоса).

Подбор сетевых и подпиточных насосов.

Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 325 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 3500 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты H_ист= 35 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети H_под+H_обр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей H_аб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты H_ст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии H_пл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z = 5 м.

Решение. Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле (62) учебного пособия

м

Подача сетевого насоса G_сн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя G_d

G_сн= G_d = 3500 т/ч

По приложению №20 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих и один резервный насосы СЭ 1250-140 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 82%.

Требуемый напор подпиточного насоса H_пн определяем по формуле (66) учебного пособия

м

Подача подпиточного насоса G_пн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя G_ут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения V_сист. При удельном объеме системы 65 м³/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 325 МВт объем системы V_сист составит

V_сист = 65 Q = 65 325 = 21125 м³

Величина утечки G_ут составит

G_ут = 0,0075 V_сист= 0,0075 21125 = 158,5 м³/ч

По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.

Для открытой системы теплоснабжения подобрать сетевые и подпиточные насосы. Среднечасовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение в системе G_hm= 700 т/ч. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение G_hmax= 1700 т/ч. Остальные исходные принять из примера 3.6. Требуемый напор сетевого насоса H_сн= 120 м.

Решение: Требуемую подачу сетевого насоса G_сн для открытой системы определим по формуле (65) учебного пособия, т/ч.

По приложению №20 принимаем к установке четыре рабочих насоса СЭ 1250-140 и один резервный, обеспечивающие суммарную подачу 4480 т/ч с некоторым избытком напора при КПД 81%. Для подбора подпиточного насоса при его требуемом напоре H_пн= 50 м, определим его подачу по формуле (68) учебного пособия

G_пн = G_ут+G_hmax

Величина утечки при удельном объеме 70 м³ на 1 МВт тепловой мощности системы составит:

G_ут= 0,0075 V_сист= 0,0075 70 Q = 0,0075 70 325 = 170,6 м³/ч