Гидравлический расчет тепловых сетей.

Гидравлический расчет – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети.

При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:

1. определение диаметров трубопроводов;

2. определение падения давления (напора);

3. определение давлений (напоров) в различных точках сети

4. увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

В некоторых случаях может быть поставлена также задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потери давления.

Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:

1. для определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

2. установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;

3. выяснения условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети.

4. выбора средств авторегулирования в тепловой сети на ГТП, МТП и на абонентских вводах;

5. разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.

Определение падения давлений в тепловых сетях и расчет диаметров труб.

При гидравлическом расчете определяется падение давления в подающей и обратной трубах (линейное падение давления ΔР_л и в местных сопротивлениях – местное падение давления ΔР_м).

Линейное падение давления на участке определяется по уравнению:

ΔР_л=R*l, Па (22).

где, R – удельное падение давления на один метр длины трубы, Па/м

   l – длина расчетного участка, м.

Удельное падение давления определяется по формуле:

R=λ  , Па/м (23).

где, λ – коэффициент трения

   υ – скорость теплоносителя, м/с

   ρ – плотность теплоносителя, ρ=0,975 кг/м³

   d_в – внутренний диаметр, м.

При расчете коэффициент трения λ определяется по формуле:

λ=0,11  (24).

где к_е – абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубы, принимаем к_е=0,0005 м

Скорость теплоносителя определяется по формуле:

V=0,354 , м/с (25).

Падение местного давления на участке:

ΔР_м=R*l_e, Па (26).

где, l_е – эквивалентная длина теплопровода, то есть длина теплопровода линейная потеря давления, в котором равна потерям на местные сопротивления.

l_е=∑ζd/λ, м (27).

где ζ – коэффициент местного сопротивления:

задвижка-0,5

тройник-1,5

отвод-0,8

Падение давления на участке определяется по формуле:

ΔР=R*l+R*l_e=R(l+l_e)=R*l^/, Па (28).

l=40м

l_e=6,9

 

 

Результаты расчетов сводим в таблицу №3.

Таблица №3.

№ уч.	участок	Gd, т/ч	Длина участка			Dн, мм dнхδ	υ, м/с	Падение давления
			l, м	le, м	l^/, м			R, Па/м	ΔРл	∑Р, Па

 

5.3. Тепловой расчет тепловых сетей.

Проблема энергосбережения при передаче теплоты потребителям с помощью тепловых сетей заключается в технико-экономическом обосновании выбора конструкции тепловой изоляции, обеспечивающей возможно меньше потерь теплоты в окружающую среду.

Цель теплового расчета: выбор конструкции и толщины тепловой изоляции; определение тепловых потерь на отдельных участках теплопровода и общих потерь тепловой сети; построение температурного поля вокруг теплопровода для расчета температуры изоляции, воздуха в канале, стен каналов, грунта; вычисления падения температуры теплоносителя на участках тепловой сети.

Методика расчета тепловых потерь зависит от характера прокладки тепловых сетей и числа труб теплопроводов.

При канальной прокладке удельные потери теплоты в окружающую среду (Вт/м):

Q= (1+β), (29).

где, τ_в, τ_н – средняя температура теплоносителя и температура окружающей среды, °С

   β – коэффициент теплоотдачи, β=0,2

   ∑R – сумма последовательно расположенных тепловых сопротивлений, (м*К)/Вт

∑R=R_из+R_н+R_в+R_к+R_гр (30).

где, R_из – тепловое сопротивление изоляции, (м*К)/Вт

   R_н – тепловое сопротивление при теплоотдаче от наружной поверхности изоляции, (м*К)/Вт

    R_в – тепловое сопротивление при теплоотдаче к внутренней поверхности канала, (м*К)/Вт

    R_к – тепловое сопротивление стенки канала, (м*К)/Вт

    R_гр – тепловое сопротивление грунта, (м*К)/Вт

Размеры канала:

G_d=134,08

А=300 мм

А=1300мм

В=1500мм

С=1720мм

Н=1020мм

H₁=750мм

Кл (КЛп)=150х90

Тепловое сопротивление слоя изоляции:

R_из=  (31).

где λ_из – коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/(м*К), λ_из = 1,05 Вт/(м*°С)

δ_из= (d_н+ρ) (32).

 

R_из=

Тепловые сопротивления наружной поверхности изоляции:

R_н=  (33).

где, α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности тепловой изоляции, Вт/(м²*К), α_н =12 Вт/(м²*К)

R_н=

Тепловые сопротивления внутренней поверхности:

R_в= (34).

где,                                           d_вэ=  (35).

d_вэ=

R_в=

Тепловое сопротивление стенки канала:

R_к=  (36).

где, λ_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²*К), λ_к =1,3 Вт/(м²*К)

   d_нэ=

R_к=

Тепловое сопротивление грунта:

R_гр= (37).

где, λ_гр- коэффициент теплопроводности грунта, λ_гр=1,7Вт/(м*°С)

    h – глубина заложения оси теплопровода, h=1,15м

 

R_гр=

∑R=0,35+0,06+0,013+0,05+0,2=0,6

 

Q=