Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Проектирование тепловых сетей промышленного предприятия г. Тамбова



Введение

тепловой вентиляция водоснабжение пьезометрический

Тепловое потребление -- одна из основных статей топливно-энергетического баланса нашей страны. На удовлетворение тепловой нагрузки страны расходуется ежегодно более 600 млн. т.у.т., т.е. около 30% всех используемых первичных топливно-энергетических ресурсов. Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и сооружений. Централизованные системы теплоснабжения обеспечивают наиболее экономное использование топлива и имеющие наиболее высокие экономические показатели.

Теплоснабжение является крупной отраслью народного хозяйства. В условиях ограниченных топливных ресурсов рациональное и экономичное расходование их представляет задачу большой государственной важности. Значительная роль в решении этой задачи отводится централизованному теплоснабжению и теплофикации, которые тесно связаны с электрификацией и энергетикой.

Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления - систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Развитие теплофикации способствует решению многих важных народнохозяйственных и социальных проблем, таких как повышение тепловой и общей экономичности энергетического производства, обеспечение экономичного и качественного электро- и теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве, улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах.



Исходные данные для проектирования

Промышленное предприятие, предоставленное для проектирования тепловых сетей, расположенное на площади 81 400 м² и имеет следующие объекты и их планировочные размеры:

Механический цех №1/бытовка - F = 80 x 49 м², V = (30,0/3,9)*10³ м³;

Сборочный цех №2/бытовка - F = 120 x 71 м², V = (94/17)*10³ м³;

Сборочный цех №3/бытовка - F = 94 x 55 м², V = (45/2,9)*10³ м³;

Механический цех №4/бытовка - F = 94 x 30 м², V = (34,2/4,4)*10³ м³;

Литейный цех /бытовка - F = 33 x 30 м², V = (5,4/1,13)*10³ м³;

Ремонтно-инструментальный цех/бытовка - F = 30 x 10 м², V = (14,6/2,2)*10³ м³;

Центральное конструкторское бюро - F = 63 x 14 м², V = 31,1*10³ м³;

Административный корпус - F = 53 х 16 + 26 х 18 м², V = 2,93*10³ м³;

Центральная заводская лаборатория - F = 40 x 17 м², V = 4,21*10³ м³;

Компрессорная - F = 16,5 x 12,5 м², V = 2,11*10³ м³;

Два склада - F = 32 x 17 м², V = 4*10³ м³;

Гараж - F = 17 x 10 м², V = 0,65*10³ м³;

Диспетчерская - F = 8 x 5 м², V = 0,16*10³ м³;

Внутризаводской транспорт - F = 28 x 10 м², V = 1,0*10³ м³;

Вохр (военизированная охрана) - F = 10 x 5 м², V = 0,115*10³ м³.

Климатические условия в холодный период работы предприятия:

Район строительства: Тамбов

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки: -28°С

Максимальная из средних скоростей ветра: 4,7 м/с

Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8°С: 202 дня

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца: 84%

Средняя температура воздуха: -4,2°С

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции: -15°С



1. Расчет тепловых нагрузок по укрупненным характеристикам

Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зависят от температуры наружного воздуха, скорости ветра, влажности. При перспективном строительстве расчетные расходы тепла рекомендуется принимать из типовых проектов с соответствующей корректировкой по климатическим условиям района строительства. Если проектные материалы отсутствуют, то расходы тепла на отопление и вентиляцию допускается определять по укрупненным показателям.

Если объемы здания известны, то расчетные тепловые нагрузки систем отопления определяют по формуле [1]:

, кВт (1)

где - коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода тепла на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности ограждения; - удельная тепловая характеристика здания на отопление, Вт/м³*°С; - объем здания по наружному обмеру, м³; - температура воздуха в помещении,°С; - расчетная температура наружного воздуха для проектирования системы отопления,°С; - добавочные потери на инфильтрацию.

Добавочные потери на инфильтрацию можно найти по формуле:

(2)

Для определения коэффициента инфильтрации можно пользоваться формулой [1]:

(3)

где - коэффициент учитывающий степень остекления. Для общественных зданий = (0,008…0,010), для производственных = (0,035…0,040); H - высота здания, м; = 4,7 м/с - скорость ветра по СНиП.

Коэффициент инфильтрации для жилых и общественных зданий можно принять [2].

1.1 Расчет тепловых нагрузок производственных зданий

Для определения тепловой нагрузки производственными зданиями предприятия сначала надо найти , а также по формулам (3) и (2):

где = - 28°С; - температура воздуха в помещении, которая зависит от назначения помещения и выбирается из справочной литературы, С.

где = 0,035 - коэффициент учитывающий степень остекления; - высота здания, м; - удельная тепловая характеристика здания на отопление, которая определяется по назначению и объему здания по справочной литературе, Вт/м³*°С.

Определим тепловую нагрузку каждым из объектов:

Механический цех №1:

F = 80 x 49 = 3920 м², V = 30,0*10³ м³, = 30000/3920 = 7,7 м.



Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (30,0 - 3,9)*10³ =26,1 м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,46 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Сборочный цех №2:

F = 120 x 71 = 8520 м², V = 94*10³ м³,= 94000/8520 = 11 м.

Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (94 - 17)*10³ = 77 м³

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,38 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Сборочный цех №3:

F = 94 x 55 = 5170 м², V = 45*10³ м³,= 45000/5170 = 8,7 м.

Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (45,0 - 2,9)*10³ =42,1 м³

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,45 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Механический цех №4:

F = 94 x 30 = 2820 м², V = 34,2*10³ м³,= 34200/2820 = 12,1 м.

Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (34,2 - 4,4)*10³ =29,8 м³

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,46 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Литейный цех:

F = 33 x 30 = 990 м², V = 5,4*10³ м³,= 5400/990 = 5,5 м.

Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (5,4 - 1,13)*10³ =4,27 м³

= 8°С - для цеха со значительным тепловыделением (5…10°С)

= 0,2 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Ремонтно-инструментальный цех:

F = 30 x 10 =300 м², V = 14,6*10³ м³,= 14600/300 = 45 м.

Объем цеха без бытовки составляет:

V_ц = (14,6 - 2,2)*10³ =12,4 м³

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,55 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Компрессорная:

F = 16,5 x 12,5 = 206 м², V = 2,11*10³ м³,= 2110/206 = 10 м.

= 10°С - для цеха со значительным тепловыделением (5…10°С)

= 0,41 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Гараж:

F = 17 x 10 =170 м², V = 0,65*10³ м³,= 650/170 = 3,8м.

= 16°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 1,34 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Два склада:

F = 32 x 17 =544 м², V = 4*10³ м³,= 4000/544 = 7,4 м.

Складам не требуется отопление и вентиляция.

Внутризаводской транспорт:

F = 28 x 10 = 280 м², V = 1,0*10³ м³,= 1000/280 = 3,6 м.

= 16°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 1,34 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

1.2 Расчет тепловых нагрузок служебных зданий

Для определения тепловой нагрузки служебными зданиями предприятия сначала надо найти , а также по формуле (2):

где = - 28°С; - температура воздуха в помещении, которая зависит от назначения помещения и выбирается из справочной литературы,°С; - удельная тепловая характеристика здания на отопление, которая определяется по назначению и объему здания по справочной литературе, Вт/м³*°С.

Определим тепловую нагрузку каждым из объектов:

Бытовка механического цеха №1:

V = 3,9*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка сборочного цеха №2:

V = 17*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка сборочного цеха №3:

V = 2,9*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка механического цеха №4:

V = 4,4*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка литейного цеха:

V = 1,13*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка РИЦ:

V = 2,2*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,47 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Центральное конструкторское бюро:

F = 63 x 14 = 882м², V = 31,1*10³ м³,= 31100/882 = 35 м.

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,3 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Административный корпус:

F = 53 х 16+26 х 18 =1316 м², V = 2,93*10³м³,= 2930/1316 = 2,2 м.

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,45 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Центральная заводская лаборатория:

F = 40 x 17 = 680 м², V = 4,21*10³ м³,= 4210/680 = 6 м.

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,45 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Диспетчерская:

F = 8 x 5 = 40 м², V = 0,16*10³ м³,= 160/40 = 4 м.

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,76 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Вохр (военизированная охрана)

F = 10 x 5 = 50 м², V = 0,115*10³ м³,= 115/50 = 2,3 м.

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,44 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

1.3 Расчет тепловых нагрузок на вентиляцию

Расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию отдельных зданий может быть найдена по укрупненным измерителям [1]:



, кВт (4)

где - удельная тепловая характеристика здания на вентиляцию, которая определяется по назначению и объему здания по справочной литературе, Вт/м³*°С; - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции,°С.

Определим тепловую нагрузку на вентиляцию каждым объектом:

Механический цех №1:

V = 26,1*10³ м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,46 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка механического цеха №1:

V = 3,9*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,33 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Сборочный цех №2:

V = 77*10³ м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,37 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка сборочного цеха №2:

V = 17*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,33 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Сборочный цех №3:

V = 42,1*10³ м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,42 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка сборочного цеха №3:

V = 2,9*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,35 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Механический цех №4:

V = 29,8*10³ м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,45 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка механического цеха №4:

V = 4,4*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,31 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Литейный цех:

V = 4,27*10³ м³;

= 8°С - для цеха со значительным тепловыделением (5…10°С)

= 1,74 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка литейного цеха:

V = 1,13*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,39 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Ремонтно-инструментальный цех:

V = 12,4*10³ м³;

= 14°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 0,3 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Бытовка ремонтно-инструментального цеха:

V = 2,2*10³ м³;

= 18°С - для общественного помещения;

= 0,37 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Компрессорная:

V = 2,11*10³ м³;

= 10°С - для цеха со значительным тепловыделением (5…10°С)

= 1,52 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Гараж:

V = 0,65*10³ м³;

= 16°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 2,33 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Внутризаводской транспорт:

V = 1*10³ м³;

= 16°С - для цеха с незначительным тепловыделением (12…16°С)

= 2,33 Вт/м³*°С - по таблице «удельные теплопотери зданий в зависимости от их назначения» [2].

Найденные данные заносим в таблицу 1.1:

Таблица 1.1.

№	Назначение	Объем тыс. м3	Уд. тепл. хар. Вт/м2К	Вент. Вт/м2К	Q'о, кВт	Q”в, кВт	Q?, кВт
		произв	быт.	произв	быт.	произв	произв	быт.	произв.
1	Механический цех №1	30	3,9	0,46	0,47	0,46	643	86	391	1120
2	Сборочный цех №2	94	17	0,38	0,47	0,37	1641	374	1011	3026
3	Сборочный цех №3	45	2,9	0,45	0,47	0,42	1046	64	547	1657
4	Механический цех №4	34,2	4,4	0,46	0,47	0,45	769	97	434	1300
5	Литейный цех	5,4	1,13	0,2	0,47	1,74	43	25	186	254
6	РИЦ	14,6	2,2	0,55	0,47	0,3	440	49	135	624
7	ЦКБ	-	31,1	-	0,3	-	-	438	-	438
8	Админ. корпус	-	2,93	-	0,45	-	-	62	-	62
9	ЦЗЛ	-	4,21	-	0,45	-	-	89	-	89
10	Компрессорная	2,11	-	0,41	-	1,52	46	-	80	126
11	Два склада	4	-	-	-	-	-	-	-	-
12	Гараж	0,65	-	1,34	-	2,33	48	-	47	95
13	Диспетчерская	-	0,16	-	0,76	-	-	7,5	-	7,5
14	ВЗТ	1	-	1,34	-	2,33	74	-	72	146
15	ВОХР	-	0,115	-	0,44	-	-	2,5	-	2,5
16	Сумма:						6044	2903	8947



1.4 Расчет тепловых нагрузок на ГВС

Определим тепловую нагрузку объектами завода по формуле:

(5)

где - расчетный расход тепла, кВт; - количество душей, полудушей, умывальников.

Для определения расчетного расхода тепла воспользуемся таблицей 1.2:

Таблица 1.2.

Назначение	,°С	Расход G, л	Расход тепла Q, кВт
		На одну точку	Для емк. подогревателя
Душ	37	40-60	215	14,9
Полудуш	37	25	135	9,3
Умывальник	25-35	3,5	30-40	1,8-2,79

Примем температуру для ГВС как для душей так и для умывальников:

= 35°С

Тогда расход тепла на один душ и умывальник будут равны соответственно 14,9 и 2,79 кВт.

Полученные данные заносим в таблицу 1.3:

Таблица 1.3.

№	Назначение	Количество	Qгвс, кВт
		душей, n1	умывальников, n3
1	Механический цех №1	5	3	41,4
2	Сборочный цех №2	8	4	65,8
3	Сборочный цех №3	8	4	65,8
4	Механический цех №4	5	3	41,4
5	Литейный цех	3	1	23,8
6	РИЦ	3	2	25,1
7	ЦКБ	-	6	8,4
8	Админ. корпус	-	8	11,2
9	ЦЗЛ	-	10	14
10	Компрессорная	-	-	-
11	Два склада	-	-	-
12	Гараж	-	2	2,8
13	Диспетчерская	-	-	-
14	ВЗТ	3	2	25,1
15	ВОХР	-	-	-
16	Сумма:			324,8

1.5 Расчет годового расхода тепла

Годовые расходы тепла [в МВт*ч] на отопление и вентиляцию определяются по формулам [1]:

(6)

(7)

где - продолжительность отопительного периода, сут.; z - усредненное за отопительный период число часов работы вентиляции в течение суток (при отсутствии данных рекомендуется z =16), ч; , - средние тепловые нагрузки за отопительный период для отопления и вентиляции, кВт.

Средние тепловые нагрузки за отопительный период определяем по формулам:

, кВт (8)

, кВт (9)



где - средняя температура наружного воздуха за отопительный период,°С; =16°С усредненная расчетная внутренняя температура.

Найдем средние тепловые нагрузки для отопления и вентиляции по формулам (8) и (9):

Подставим найденные значения в формулы (6) (7) и определим годовые расходы тепла:

Для установления экономического режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, а также для других плановых и технико-экономических исследований необходимо знать длительность работы системы теплоснабжения при различных режимах в течение года. Для этой цели построим график продолжительности тепловой нагрузки (график Россандера):

Рисунок 1.1. График Россандера



n - число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, ч. Принимаем по ([4], приложение 3).

1 - Q_о =f(t_н); 2 - Q_в=f(t_н); 3 - Q_гвс=f(n_1,2,3); 4 - Q_?= Q_о+Q_в+Q_гвс; 5 - n=f(t_н);

6 - график продолжительности сезонной тепловой нагрузки



2. Расчет необходимых расходов воды

2.1 Расчет расходов воды для теплоснабжения

Определим расходы воды на отопление производственными и служебными зданиями предприятия по формуле [2]:

, т/ч (10)

где - максимальный расход тепла на отопление, кВт; С = 4,2 кДж/кг*К - удельная теплоемкость воды; - температура воды на входе и выходе в местных систем отопления,°С.

Принимаем значения температур:

Расходы воды на вентиляцию производственными и служебными зданиями предприятия определим по формуле [2]:

, т/ч (11)

где - максимальный расход тепла на вентиляцию, кВт; С = 4,2 кДж/кг*К - удельная теплоемкость воды; - температура воды на входе и выходе в местных систем вентиляции,°С.

Принимаем значения температур:

По формулам (10) и (11) определяем расходы воды и заносим в таблицу 2.1:

Таблица 2.1.

№	Назначение	Расход воды, т/ч	, т/ч
		отопление,	вентиляция,
1	Механический цех №1	25	13,4	38,4
2	Сборочный цех №2	69	35	104
3	Сборочный цех №3	38	19	57
4	Механический цех №4	30	15	45
5	Литейный цех	2,5	6,2	8,7
6	РИЦ	17	4,5	21,5
7	ЦКБ	15	-	15
8	Админ. корпус	2,2	-	2,2
9	ЦЗЛ	3,1	-	3,1
10	Компрессорная	1,6	2,7	4,3
11	Два склада	-	-	-
12	Гараж	1,7	1,7	3,4
13	Диспетчерская	0,3	-	0,3
14	ВЗТ	2,5	2,5	5
15	ВОХР	0,1	-	0,1
16	Сумма:	208	100	308

2.2 Расчет расходов воды для горячего водоснабжения

Определим расходы воды на ГВС производственными и служебными зданиями предприятия по формуле [2]:

, т/ч (12)

где - расход тепла на ГВС, кВт; С = 4,2 кДж/кг*К - удельная теплоемкость воды; - температура горячей и холодной трубопроводной воды,°С.

Значения температур равны:

Объем бака-аккумулятора определяем по формуле:

(13)

где - расчетный расход воды, л. Определяется по таблице 1.2; - количество душей, полудушей, умывальников.

По формулам (12) и (13) определяем расход воды на ГВС и объем бака. Результаты заносим в таблицу 2.2:

Таблица 2.2.

№	Назначение	Qгвс, кВт	, т/ч	, л
1	Механический цех №1	41,4	1,18	1314,5
2	Сборочный цех №2	65,8	1,88	2068
3	Сборочный цех №3	65,8	1,88	2068
4	Механический цех №4	41,4	1,18	1314,5
5	Литейный цех	23,8	0,68	753,5
6	РИЦ	25,1	0,72	797,5
7	ЦКБ	8,4	0,24	264
8	Админ. корпус	11,2	0,32	352
9	ЦЗЛ	14	0,4	440
10	Компрессорная	-	-	-
11	Два склада	-	-	-
12	Гараж	2,8	0,08	88
13	Диспетчерская	-	-	-
14	ВЗТ	25,1	0,72	797,5
15	ВОХР	-	-	-
16	Сумма:	324,8	9,28	10257,5



3. Гидравлический расчет тепловых сетей

Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производится с целью определения диаметров трубопроводов, потерь давлений в них, увязки тепловых точек системы.

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

Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой более 100 ⁰С, должен быть достаточным для исключения парообразования. Температуру теплоносителя в магистрали принимаем равною 150⁰С. Напор в подающих трубопроводах равен 85 м, что достаточно для исключения парообразования.

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

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

При движении теплоносителя по горизонтальным трубопроводам наблюдается падение давления от начала до конца трубопровода, которое складывается из линейного падения давления (потери на трение) и потерь давления в местных сопротивлениях:

Па (14)

Линейное падение давления в трубопроводе неизменного диаметра:

Па



Падение давления в местных сопротивлениях:

, Па

Приведенная длина трубопровода:

Тогда формула (14) примет окончательную форму:

, Па (15)

Определим общую длину расчетной магистрали (участки 1,2,3,4,5,6,7,8):

Проведем предварительный расчет (Заключается в определение диаметров и скоростей). Долю потерь давления в местных сопротивлениях можно ориентировочно определить по формуле Б.Л. Шифринсона [1]:

(16)

где z =0,01- коэффициент для водяных сетей; G - расход теплоносителя в начальном участке разветвленного теплопровода, т/ч.

Зная долю потерь давления можно определить среднее удельное линейное падение давления [1]:

, Па/м (17)



где - располагаемый перепад давлений до всех абонентов, Па.

По заданию располагаемый перепад давления задан в метрах и равен ?H=60 м. Т.к. потери напора распределяются равномерно между подающей и обратной магистралью, то перепад давлений на подающей магистрали будет равен ?H=30 м. Переведем это значение в Па следующим образом:

270000 Па

где = 916,8 кг/м³ - плотность воды при температуре в 150 ⁰С.

По формулам (16) и (17) определим долю потерь давления в местных сопротивлениях, а также среднее удельное линейное падение давления:

По величине и расходам G₁ - G₈ по номограмме [1, рис. 6.2] находим диаметры труб скорость теплоносителя и . Результат заносим в таблицу 3.1:

Таблица 3.1

№ участка	Предварительный расчет	Окончательный расчет
	G, т/ч	l,м	dxs, мм	Rл. Па/м	w, м/с	lэ, м	lэ+l, м	дP, Па*10-3	?H, м
1	308	5	219х6	390	2,6	11,76	16,76	6,7	0,7
2	230,5	62,5	194х5	420	2,5	29,9	92,4	39	4
3	209	32,5	194х5	360	2,3	10,9	43,4	15,9	1,6
4	204,7	39	194х5	340	2,2	14,52	53,52	18,4	1,9
5	100,7	97	133х4,5	590	2,3	21,35	118,35	70	7,2
6	43,7	119	108х4	340	1,5	14,75	133,75	45,9	4,7
7	5,3	107,5	57х3,5	190	0,8	7,8	115,3	22,3	2,3
8	3,1	87,5	57х3,5	65	0,5	1,3	88,8	6,2	0,6
Сумма								224,4



Проведем окончательный расчет. Уточняем гидравлические сопротивления на всех участках сети при выбранных диаметрах труб.

Определяем эквивалентные длины местных сопротивлений на расчетных участках по таблице «эквивалентные длины местных сопротивлений» [1, приложение 17].

Далее вычисляем полные потери давления на участках сети по формуле:

дP = R*(l+l_э)*10^-3, кПа (18)

Определяем суммарное гидравлическое сопротивление для всех участках расчетной магистрали, которые сравнивают с располагаемым в ней перепадом давлений:

? (19)

Расчет является удовлетворительным, если гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений и отличается от него не более чем на 25%. Конечный результат переводим м. вод. ст. для построения пьезометрического графика. Все данные заносим в таблицу 3.

Проведем окончательный расчет для каждого расчетного участка:

Участок 1:

На первом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Задвижка: l_э = 3,36 м

Тройник для деления потоков: l_э = 8,4 м

Вычисляем полные потери давления на участках по формуле (18):

дP = 390*(5+3,36+8,4)*10^-3=6,7 кПа

Или м. вод. ст.:

?H= дP*10^-3/9,81 = 6,7/9,81=0,7 м

Участок 2:

На втором участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l_э = 19 м

Тройник для деления потоков: l_э = 10,9 м

дP = 420*(62,5+19+10,9)*10^-3=39 кПа

?H= 39/9,81=4 м

Участок 3:

На третьем участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Тройник для деления потоков: l_э = 10,9 м

дP = 360*(32,5+10,9) *10^-3=15,9 кПа

?H= 15,9/9,81=1,6 м

Участок 4:

На четвертом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 3,62 м

Тройник для деления потоков: l_э = 10,9 м

дP = 340*(39+3,62+10,9) *10^-3=18,4 кПа

?H=18,4/9,81=1,9 м

Участок 5:

На пятом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l_э = 12,5 м

Отвод: l_э = 2,25 м

Тройник для деления потоков: l_э = 6,6 м

дP = 590*(97+12,5+2,25+6,6) *10^-3= 70 кПа

?H= 70/9,81=7,2 м

Участок 6:

На шестом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

П-образный компенсатор: l_э = 9,8 м

Тройник для деления потоков: l_э = 4,95 м

дP = 340*(119+9,8+4,95) *10^-3=45,9 кПа

?H= 45,9/9,81=4,7 м

Участок 7:

На седьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Два отвода: l_э = 2*0,65 м

П-образный компенсатор: l_э = 5,2 м

Тройник для деления потоков: l_э = 1,3 м

дP = 190*(107,5+2*0,65+5,2+1,3) *10^-3=22,3 кПа

?H= 22,3/9,81=2,3 м

Участок 8:

На восьмом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Задвижка: l_э = 0,65 м

Отвод: l_э = 0,65 м

дP = 65*(87,5+0,65+,065) *10^-3=6,2 кПа

?H= 6,2/9,81= 0,6 м

Определяем суммарное гидравлическое сопротивление и сравним с располагаемым перепадом по (17=9):

224,4

Посчитаем расхождение величин в процентах:

? = ((270-224,4)/270)*100 = 17%

Расчет является удовлетворительным т.к. гидравлическое сопротивление не превышают располагаемый перепад давлений, и отличается от него менее чем на 25%.

Аналогично рассчитываем ответвления и результат заносим в таблицу 3.2:

Таблица 3.2

№ участка	Предварительный расчет	Окончательный расчет	Дополн.
	G, т/ч	l,м	dxs, мм	Rл. Па/м	w, м/с	lэ, м	lэ+l, м	дP, Па*10-3	?H, м
22	2,2	105	57х3,5	32	0,3	6,5	111,5	3,6	0,4	Дрос. ш.
23	38,4	117,5	108х4	230	1,3	3,3	120,8	27,8	2,8
24	57	141,5	108х4	480	1,9	3,3	154,6	69,5	7,1
25	104	164,5	133х4,5	500	2,1	4,45	181,45	98	10	Дрос. ш.
26	4,3	31,5	57х3,5	120	0,6	1,3	32,8	3,9	0,4	Дрос. ш.
27	21,5	40	76х3,5	550	1,6	2	42	23,1	2,4	Дрос. ш.

Участок 22:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₂= 0,6 м

На 22-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 0,65 м

П-образный компенсатор: l_э = 5,2 м

Задвижка: l_э = 0,65 м

дP = 32*(105+0,65+5,2+0,65)*10^-3=3,6 Па

?H= 3,6/9,81=0,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₂ - ?H = 0,6-0,4=0,2 м

? = ((0,6-0,4)/0,6)*100 = 33,3%

Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.

Участок 23:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₃= ?H₈ +?H₇= 0,6+2,3=2,9 м

На 23-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 1,65 м

Задвижка: l_э = 1,65 м

дP = 230*(117,5+1,65+1,65)*10^-3=27,8 кПа

?H= 27,8/9,81=2,8 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₃ - ?H = 2,9-2,8=0,1 м <25%

Участок 24:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₄= ?H₂₃ +?H₆= 2,9+4,7=7,6 м

На 24-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 1,65 м

Задвижка: l_э = 1,65 м

дP = 480*(141,5+1,65+1,65)*10^-3= 69,5кПа

?H=74,1 /9,81=7,1 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₄ - ?H = 7,6-7,1=0,5 м <25%

Участок 25:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₅ = ?H₂₄ +?H₅= 7,6+7,2=14,8 м

На 25-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 2,25 м

Задвижка: l_э = 2,2 м

дP = 580*(164,5+2,25+2,2)*10^-3=98 кПа

?H= 98/9,81=10 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₅ - ?H = 14,8-10=4,8 м

? = ((14,8-10)/14,8)*100 = 32,4%

Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.

Участок 26:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₆= ?H₂₅ +?H₄= 14,8+1,9=16,7 м

На 26-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 0,65 м

Задвижка: l_э = 0,65 м

дP = 120*(31,5+0,65+0,65)*10^-3=3,9 кПа

?H= 3,9/9,81=0,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₆ - ?H = 16,7-0,4=16,3 м

? = ((16,7-0,4)/16,7)*100 = 97%

Т.к. расхождение величин больше 25% и нет возможности установить трубы меньшим диаметром, то необходимо установить дроссельную шайбу.

Участок 27:

Располагаемый напор у абонента: ?H₂₇= ?H₂₆ +?H₃= 16,7+1,6=18,3 м

На 27-ом участке имеется следующие местные сопротивления с их эквивалентными длинами:

Отвод: l_э = 1 м

Задвижка: l_э = 1 м

дP = 550*(40+1+1)*10^-3=23,1 кПа

?H= 23,1/9,81=2,4 м

Избыток напора в ответвление: ?H₂₇ - ?H = 18,3-2,4=15,9 м

Уменьшение диаметра трубопровода не предоставляется возможным, поэтому необходимо установить дроссельную шайбу.



4. Построение пьезометрического графика и выбор схемы присоединения абонентских вводов

Исходные данные для построения пьезометрического графика:

Геодезическая линия z-z = 0.

Наибольшая высота здания на предприятии Н = 45 м.

Минимальный напор в обратной магистрали Н₀ = 5 м.

Требуемый статический напор на 5 м больше самого высокого здания:

Н_ст = 45+5 = 50 м.

Располагаемый напор в сети после теплопункта Н = 50+30 = 80 м.

Располагаемая потеря напора ?Н= 80-20 = 60 м.

Для всех абонентов напор на входе Н_аб = 20 м.

Потери напора распределяются равномерно между подающей и обратной магистралью.

Разводка трубопровода представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Разводка трубопровода промышленного предприятия

Построение пьезометрического графика

По результатам гидравлического расчета разветвленной тепловой сети необходимо провести построение пьезометрического графика для двух режимов работы - статического и динамического. Статический режим характеризуется давлениями в сети при отключенных сетевых насосах, но включенных подпиточных насосах. Динамический режим характеризуется давлениями в сети и в местных системах потребителей при работающих сетевых насосах и циркуляции теплоносителя.

На графике в определенном масштабе наносится рельеф местности, высота присоединенных зданий, полные или пьезометрические гидродинамические и статический напоры. Полный напор отсчитывается от одного общего горизонтального уровня 0-0, за который принимается самая низкая геодезическая отметка района прокладки тепловой сети. Пьезометрический напор отсчитывается от оси трубопровода, положение которой условно принимают совпадающей с поверхностью земли.

Основные требования к режиму давлений для водяных тепловых сетей:

1. Непревышение допустимых давлений в оборудовании источника теплоснабжения, тепловой сети и абонентских установок. Допустимое избыточное давление для стальных трубопроводов и арматуры тепловых сетей зависит от используемого сортамента и чаще всего составляет 1,6-2,0 МПа, для водогрейных котлов - 2,5 МПа, для теплообменников с латунными трубками диаметром 16x1 мм - 1,47 МПа при температуре сетевой воды до 180°С.

Гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали и гидростатический пьезометрический напор при зависимой схеме присоединения абонентов не должны превышать - 60 м для систем с чугунными радиаторами или отопительными бетонными панелями и 90 м - для систем со стальными конвекторами.

Поддержание избыточного давления 50 кПа (5 м вод. ст.) во всех точках системы теплоснабжения для избежания подсоса воздуха и предотвращения кавитации насосов (т.е. пьезометрический напор в обратной магистрали должен быть не ниже 5 м вод. ст.).

Обеспечение невскипания воды в тепловой сети и местных системах при гидродинамическом режиме, т.е. при циркуляции воды в системе. Для этого избыточное давление на участках сети с температурой более 100°С должно превышать давление насыщения при этой температуре. При проектировании можно не предусматривать поддержание избыточного давления обеспечивающее невскипание воды в статическом состоянии так как температура воды в системе теплоснабжения может быть снижена до 100°С и ниже до прекращения циркуляции воды.

Построение пьезометрического графика рекомендуется начинать с гидростатического режима (циркуляция отсутствует и температура воды до 100°С). Из условия не превышения допустимых пьезометрических напоров во всех элементах сети проверяется возможность установления общей статической зоны для всей системы теплоснабжения, и выявляются причины препятствующие этому. При зависимой схеме присоединения абонентов установлению общей статической зоны обычно мешает высокий полный напор создаваемый абонентами, расположенными на высоких геодезических отметках. Эта задача может быть решена путем присоединения по независимой схеме абонентов создающих повышенный полный напор или абонентов находящихся под недопустимо высоким пьезометрическим напором. Величина полного статического напора при зависимой схеме определяется как сумма минимально допустимого напора в верхних точках отопительных установок (5 м вод. ст.) и самой высокой геодезической отметки соответствующей верхней точке отопительной установки.

При построении графика гидродинамических напоров наносят максимально и минимально допустимые пьезометрические напоры для подающей, обратной магистралей и источника теплоснабжения. Действительные пьезометрические напоры при любом режиме работы системы не должны выходить за предельные уровни. Так как допустимые напоры являются пьезометрическими и отсчитываются от оси трубопровода, то линии допустимых напоров повторяют рельеф местности. При построении линий допустимых напоров для оборудования, имеющего существенные вертикальные габариты, величина допустимых максимальных пьезометрических напоров отсчитывается от нижней точки совпадающей с геодезической отметкой земли, а минимальных пьезометрических напоров - от верхней точки этого оборудования. Для водогрейных котлов минимально допустимый пьезометрический напор определяется по давлению насыщения соответствующего температуре на 30°С превышающей расчетную на выходе из коллектора котла.

Величина максимально допустимого гидродинамического пьезометрического напора определяется: для подающей магистрали из условия механической прочности трубопроводов, арматуры и оборудования источника теплоснабжения (бойлерные установки, водогрейные котлы); для обратной магистрали, при зависимой схеме присоединения, из условия механической прочности оборудования абонентской установки (радиаторы, конвекторы, теплообменники ГВ и вентиляционные приборы); при независимой схеме из условия механической прочности водоводяных подогревателей.

Порядок построения пьезометрического графика

1. Выбираем статический напор тепловой сети Н_ст=50 м и наносим его на пьзометрический график (линия S-S). При этом статическом напоре обеспечивается избыточное давление в верхних точках отопительных установок, а пьзометрический статический напор в наиболее низких точках системы не превышает допустимого значения.

2. Определяем напор в подающем и обратном коллекторах. Располагаемая потеря напора в сети 80-20=60 м. Потерю напора разделим поровну между подающей и обратной линиями тепловой сети, т.е. принять дН_п=дН_о=30 м. В этом случае полные напоры в подающем и обратном коллекторах на ЦТП составят Н_п=85 м, Н_о=5 м.

3. Выбираем расчетную магистраль. Поскольку на всех абонентских вводах должен быть обеспечен один и тот же располагаемый напор ?Н_аб=20 м, то расчетной магистралью является линия, соединяющая станцию с наиболее удаленным абонентом. В нашем случае расчетной является магистраль 1-8. Длина расчетной магистрали l = 550 м.

4. Определяем на основе гидравлического расчета располагаемый напор в точках расчетной магистрали. Определим располагаемый напор на подающем трубопроводе участка 1 расчетной магистрали по следующей формуле:

?H_1п=?H_п -?H (20)

где ?H_п - располагаемый напор на выходном коллекторе ЦТП, м; ?H - потери напора на соответствующем участке подающей магистрали, м.

Определим располагаемый напор на обратном трубопроводе последнего участка 8 расчетной магистрали по следующей формуле:

?H_8о=?H_8п -?H -?Н_аб (21)

Расчет всех остальных точек также ведется по формуле (20) и (21), тогда:

?H_1п=85-0,7=84,3 м

?H_2п=84,3-4=80,3 м

?H_3п=80,3-1,6=78,7 м

?H_4п=78,7 -1,9=76,8 м

?H_5п=76,8-7,2=69,6 м

?H_6п=69,6 -4,7=64,9 м

?H_7п=64,9-2,3=62,6 м

?H_8п=62,6-0,6=62 м

?H_8о=62-20-0,6=41,4 м

?H_7о=41,4-2,3=39,1 м

?H_6о=39,1-4,7=34,4 м

?H_5о=34,4 -7,2=27,2 м

?H_4о=27,2-1,9=25,3 м

?H_3о=25,3-1,6=23,7 м

?H_2о=23,7-4=19,7 м

?H_1о=19,7-0,7=19 м

В аналогичной последовательности проводится также расчет ответвлений.

Пьезометрический график предоставлен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Пьезометрический график



Выбор схемы присоединения абонентских вводов

Для абонентских вводов выберем схему с зависимым присоединением отопительной системы. Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть получен несколько больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Схема представлена на рисунке 4.3. Цифрами на рисунке обозначены: 1-задвижки; 2-грязевик; 3-регулятор расхода; 4-термометр; 5-манометр; 6-элеватор; 7-задвижки, отделяющие тепловой пункт от отопительной системы; 8-продувочный вентиль; 9-водомер; 10-регулятор давления.

Рисунок 4.3. Схема местного теплового пункта с зависимым присоединением отопительной системы



5. Расчет конструктивных элементов тепловых сетей

5.1 Расчет опор трубопроводов

Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух видов: свободные и неподвижные.

Свободные опоры воспринимают вес трубопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях.

Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.

При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод, лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная балка. На рис. 5.1 приведена эпюра изгибающих моментов многопролетного трубопровода и прогиб трубопровода.

Рисунок 5.1. Прогиб трубопровода и эпюра изгибающих моментов многопролетного трубопровода

Рассчитаем усилия и напряжения, действующие в трубопроводах.

Трубопровод рассматриваем как многопролетная неразрезная балка, в которой максимальный изгибающий момент над опорой вдвое превышает изгибающий момент в середине пролета [1]:

(22)

где -- изгибающий момент над опорой и в середине пролета, Н*м; q -- полная удельная нагрузка на метр длины трубопровода, Н/м; l -- пролет между опорами, м.

Полная удельная нагрузка определяется из выражения:

(23)

где -- удельная вертикальная нагрузка от массы трубы, теплоносителя, теплоизоляции и снега, принимаем по приложению 25 [4], Н/м; -- удельная горизонтальная нагрузка от ветрового давления, Н/м.

Удельная нагрузка ветрового давления определяется по формуле:

(24)

где - аэродинамический коэффициент (для одиночных труб = 0,7, для двух и более труб ); --скорость ветра, м/с; -- плотность воздуха, кг/м³; -- диаметр изолированного трубопровода, м.

Допустимое расстояние между опорами определяется из условий прочности и допустимой стрелы прогиба трубы на середине пролета для наиболее неблагоприятных режимов работы теплопровода, при которых в самом ослабленном сечении (обычно сварные стыки) напряжения не должны превышать допустимых. Заменяя в выражении (22) значение изгибающего момента равенством , найдем допустимое расстояние между опорами:

(25)

где --допустимое изгибающее напряжение, Па; W -- момент сопротивления трубы, м³.

Момент сопротивления трубы определяется по формуле:

(26)

Допустимое напряжение изгиба принимается в зависимости от типа трубы, способа прокладки и компенсации температурных удлинений трубопровода. В непроходных каналах наблюдается перераспределение напряжений трубопровода вследствие неравномерной просадки опор. Из выражения (22) следует, что при просадке одной из опор расстояние между точками опирания трубы возрастает вдвое, а изгибающий момент и напряжения -- в 4 раза. По этим причинам расстояния между опорами в непроходных каналах принимаются меньшими, чем при других прокладках.

Значение допустимого напряжения изгиба равно:

(27)

где -- коэффициент, учитывающий способ компенсации температурных удлинений трубы; -- допустимое напряжение от внутреннего давления; -- коэффициент прочности сварного шва; 0,8 -- коэффициент пластичности трубы.

Значения величин, входящих в выражение (27), принимаются по таблицам и графикам [9]; в приближенных расчетах можно принимать 35 МПа.

На поворотах труб расстояния между опорами рекомендуется принимать не более 0,67 от допустимого расстояния на прямом участке трубы, а на участках последней и предпоследней опор до поворота или гибкого компенсатора -- не более 0,82.

Для участка 2 тепловой сети с длиной 62,5 м и диаметрами трубы без изоляции: 194х5 мм, с изоляцией: 334 мм, проведем расчет участка свободных опор.

Удельная нагрузка ветрового давления определяем по формуле (24):

где - аэродинамический коэффициент (для одиночных труб = 0,7, для двух и более труб ); =4,7 м/с --скорость ветра; -- плотность воздуха.

Определим полную удельную нагрузку по формуле (23):

где =843Н/м -- удельная вертикальная нагрузка от массы трубы, теплоносителя, теплоизоляции и снега, принимаем по приложению 25 [4].

Определим момент сопротивления трубы определяется по (26):

Подставим полученные значения в формулу (25) и найдем допустимое расстояние между опорами:

где значение допустимого напряжения изгиба принимаем равное 25 МПа.

Определим максимальный изгибающий момент над опорой и изгибающий момент в середине пролета по формуле (22):

Определим горизонтальную реакцию, возникающую на свободной опоре при термической деформации трубопровода. Реакцию возникающую на скользящей опоре определим по формуле [4]:

где коэффициент трения скольжения «сталь по стали».

5.2 Расчет компенсаторов

Неподвижное закрепление трубопроводов производят для предупреждения самопроизвольного его смещения при удлинениях. Но при отсутствии устройств, воспринимающих удлинения трубопроводов между неподвижными закреплениями, возникают большие напряжения, способные деформировать и разрушать трубы. Компенсация удлинений труб производится различными устройствами, принцип действия которых можно разделить на две группы: 1) радиальные или гибкие устройства, воспринимающие удлинения теплопроводов изгибом (плоских) или кручением (пространственных) криволинейных участков труб или изгибом специальных эластичных вставок различной формы; 2) осевые устройства скользящего и упругого типов, в которых удлинения воспринимаются телескопическим перемещением труб или сжатием пружинящих вставок.

Гибкие компенсирующие устройства самые распространенные. Наиболее простая компенсация достигается естественной гибкостью поворотов самого трубопровода, изогнутого под углом не более 150°.

Для естественной компенсации могут быть использованы подъемы и опуски труб, но естественная компенсация не всегда может быть предусмотрена. К устройству искусственных компенсаторов следует обращаться лишь после использования всех возможностей естественной компенсации.

На прямолинейных участках компенсация удлинений труб решается специальными гибкими компенсаторами различной конфигурации. Лирообразные компенсаторы, особенно со складками, из всех гибких компенсаторов обладают наибольшей эластичностью, но вследствие усиленной коррозии металла в складках и повышенного гидравлического сопротивления применяются редко. Более распространены П-образные компенсаторы со сварными и гладкими коленами; П-образные компенсаторы со складками, как и лирообразные, по указанным выше причинам применяются реже.

Достоинством гибких компенсаторов является то, что они не нуждаются в обслуживании и для их укладки в нишах не требуется сооружение камер. Кроме того, гибкие компенсаторы передают на неподвижные опоры только реакции распоров. К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, большие габариты, затрудняющие их применение в городских прокладках при насыщенности трассы городскими подземными коммуникациями.

Линзовые компенсаторы относятся к осевым компенсаторам упругого типа. Компенсатор собирается на сварке из полулинз, изготовленных штамповкой из тонколистовых высокопрочных сталей. Компенсирующая способность одной полулинзы составляет 5--6 мм. В конструкции компенсатора допускается объединять 3--4 линзы, большее число нежелательно из-за потери упругости и выпучивания линз. Каждая линза допускает угловое перемещение труб до 2--3°, поэтому линзовые компенсаторы можно использовать при прокладке сетей на подвесных опорах, создающих большие перекосы труб.

Осевая компенсация скользящего типа создается сальниковыми компенсаторами. К настоящему времени устаревшие чугунные литые конструкции на фланцевых соединениях повсеместно вытеснены легкой, прочной и простой в изготовлении стальной сварной конструкцией, показанной на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2. Бесфланцевый односторонний сварной сальниковый компенсатор: 1- нажимной фланец; 2 - грундбукса; 3 - сальниковая набивка; 4- контрбукса; 5 - стакан; 6 - корпус; 7 - переход диаметров

Компенсация температурных удлинителей трубопроводов назначается при средней температуре теплоносителя более +50°С. Тепловые перемещения теплопроводов обусловлены линейным удлинением труб при нагревании.

Для безаварийной работы тепловых сетей необходимо, чтобы компенсирующие устройства были рассчитаны на максимальные удлинения трубопроводов. Исходя из этого при расчете удлинений температура теплоносителя принимается максимальной, а температура окружающей среды -- минимальной и равной: 1) расчетной температуре наружного воздуха при проектировании отопления -- для надземной прокладки сетей на открытом воздухе; 2) расчетной температуре воздуха в канале -- для канальной прокладки сетей; 3) температуре грунта на глубине заложения бесканальных теплопроводов при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления.

Проведем расчет П-образного компенсатора, который расположен между двумя неподвижными опорами, на участке 2 тепловой сети с длиной 62,5 м и диаметрами трубы: 194х5 мм.



Рисунок 5.3 схема П-образного компенсатора

Определим тепловое удлинение трубопровода по формуле: