Улучшение теплового и гидравлического режима системы теплоснабжения п. Победа г. Хабаровска

г. Хабаровска" width="397" height="47" border="0" />

3) термическое сопротивление поверхности канала определяемое по формуле:

(1.28)

где aе - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности канала; aе = 8 Вт / ( м2о С );

dВЭ - внутренний эквивалентный диаметр канала, м, определяемый по формуле:

(1.29)

где F - внутреннее сечение канала, м2;

P - периметр сторон по внутренним размерам, м;

4) термическое сопротивление стенки канала определяется по формуле:

lст – теплопроводность стенки канала, для железобетона lст = 2.04 Вт/(м2оС);

dНЭ - наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала, м:

5) термическое сопротивление грунта:

где h - глубина заложения оси трубопроводов, м;

lгр – теплопроводность грунта, принято lгр=2 Вт/(м оС);

6) термическое сопротивление слоя изоляции, для подающего и обратного трубопровода:

7) толщина тепловой изоляции:

где lи - теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по [8], Вт/(м°С), маты из стеклянного штапельного волокна ГОСТ 10499-78 - l1=0,061 Вт/м°С, l2=0,055 Вт/м°С;

В соответствии с приложением 11 [8], по рассчитанным и принимаем: для подающего трубопровода – 80 мм, для обратного – 80 мм.

1.8.2 Расчет П-образного компенсатора

Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность Dlк для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (110 МПа). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры. Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода DL, мм, определяют по формуле

DL = aDt L (1.30)

где a - средний коэффициент линейного расширения стали, мм/(мо С) для типовых расчетов можно принять a = 1.2 10 - 2 мм/(моС);

Dt - расчетный перепад температур, определяемый по формуле:

Dt =t1 - to (1.31)

где t1 - расчетная температура теплоносителя, оС;

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

L - расстояние между неподвижными опорами, м.

Dt = 95-(-31)=126 оС

Для расчетного участка теплосети (компенсатор К5):

L=26,8+27=53,6 м

DL=1,2*10 –2 *126 * 53,6=81,7 мм

Из справочных данных [8] подбираем П-образный компенсатор с гнутыми отводами. Вылет компенсатора 2,0 м, компенсирующая способность 160 мм (с учетом предварительной монтажной растяжки компенсаторов на 50% расчетного температурного удлинения). Осевая сила при этом составляет 0,6*8,17=4,9 кН.

Схема компенсатора приведена на Рис.1. .

Рис. 1. – Схема П-образного компенсатора

1.8.3 Расчет самокомпенсации

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания короткого плеча угла поворота трассы и определение упругого отпора.

Максимальное напряжение определяют для углов поворотов 90о по формуле:

(1.32)

где DL - 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;

n = L1/L - отношение длины длинного плеча к короткому.

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

DL=1,2*10 –2 *126 * 7=10,7 мм

n=19,5/7=2,8

Что ниже 80 Мпа. Для расчета упругого отпора необходимо определить удлинение длинного плеча:

DL=1,2*10 –2 *126 * 20=30,5 мм

Координаты упругого центра:

Приведенная длина оси:

Радиус гнутья (для сварного отвода):

где rср – радиус поперечного сечения трубы (по середине толщины стенки);

a =15° для сварных отводов, составленных из двух секторов, a =11° для отводов из трех и четырех секторов.

Параметры

где s - толщина стенки трубы, м.

Для трубы диаметром 0,159х4.5:

Результаты работы программы:

ПОДБОР Г-ОБРАЗНОГО КОМПЕНСАТОРА

Результаты расчета

Сила упругой деформации по оси Х Px=1287.88 H

Сила упругой деформации по оси У Pу=220.42 H

Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления меньшего плеча б(a)= 45.53 МПа Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления большего плеча б(b)= 11.77 МПа Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке изгиба б(c)= 20.53 Мпа. За расчетные приняты результаты работы программы Px=1287.88 H

1.8.4 Расчет усилий на подвижные опоры

Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv, Н, следует согласно [1] определять по формуле

Fv= Gh L (1.33)

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

L - пролет между подвижными опорами, м.

Величина Gh по справочным данным для трубы диаметром 159 мм составляет 513 Н/м. Величина L по требования [1] не должна превышать 5 м.

Соответственно вертикальная нагрузка на опору составит:

Fv= 513*5=2565 H

1.8.5 Расчет усилий на неподвижные опоры

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 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.

Схема прилегающих участков к рассчитываемой неподвижной опоре Н6 изображена на рисунке 1. .

Рис. 1. – Схема для определения горизонтальных усилий на неподвижную опору

Формулы для определения осевого усилия на неподвижную опору (В) [6]:

при нагреве

при охлаждении

где p – давление теплоносителя, Па;

D – диаметр трубопровода, м

Рк – сила упругого отпора П-образного компенсатора, Н;

Рх – сила упругого отпора Г-образного компенсатора, Н;

q – весовая нагрузка на 1 м длины трубопровода, Н/м (515 Н/м);

m - коэффициент трения скользящих опор (m=0.3).

Расстояния l1, l2, l3 по схеме соответственно равны 26,8; 20 и 7 м.

при нагреве

при охлаждении

За расчетное усилие принято большее значение Р=7464 Н.

Для двух трубопроводов соответственно 14,9 кН.

1.8.6 Определение диаметров спускников

Определение диаметров спускных устройств производится с целью обеспечения слива воды из трубопровода теплосети за определенный период времени. Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяют по формуле [1]:

(1.34)

где d red, еl, i red - соответственно приведенный диаметр, м; общая длина, м; приведенный уклон секционируемого участка трубопровода определяемые по следующим формулам:

d red = ( d1 l1 + d2 l2 + ... + dn ln ) / е l (1.35)

i red = ( i1 l1 + i2 l2 + ... + in ln ) / е l (1.36)

где l1, l2, ... , ln - длины отдельных участков трубопровода, м, с диаметра

ми d1, d2, ..., dn ,м, при уклонах i1, i2, ..., i3;

m - коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей

m = 0.0144, для задвижек m = 0.011;

n - коэффициент, зависящий от времени спуска воды t

при t = 2 ч (для труб диаметром 150 мм) n = 0.72

d red = 0,159 м (т.к. диаметр не меняется);

Для расчета выбран участок теплосети (см. профиль трассы в графической части) с установкой спускника в камере УТ2.

Уклон прилегающих участков определяется по формуле:

В соответствии с требованием [1] принимаем диаметр спускника 50 мм.

Диаметр воздушников по требованиям [1] составил 20 мм.

2. Проектирование ЦТП (специальный раздел)

При расчете и подборе оборудования ЦТП необходимо учитывать тепловой и гидравлический режим присоединяемых систем. Нами рассмотрено два варианта подключения нагрузки отопления и горячего водоснабжения абонентов котельных №3,22,28 к теплосети от врезки в ЦТК 337/03:

закрытая, с зависимым подключением нагрузки отопления (Рис.2.1)

закрытая, с независимым подключением нагрузки отопления (Рис.2.2)

Учитывая меньшие капитальные и эксплуатационные затраты к рассмотрению принята первая схема. Приготовление воды для нужд горячего водоснабжения осуществляется при этом в двухступенчатом теплообменнике. Приготовление теплоносителя для системы отопления производится с помощью смесительного клапана 14 и подмешивающего насоса 8. Снижение давления теплоносителя до допустимого в местных системах производится клапаном 4.

Для прокачки теплоносителя через теплообменники горячего водоснабжения и систему отопления необходимо установить циркуляционный насос на обратной линии. Ниже приведен расчет и подбор оборудования ЦТП.

Рис.2.1 – Двухступенчатая схема подогревателей ГВС с зависимым подключением системы отопления

Рис. 2.2 - Двухступенчатая схема подогревателей ГВС с независимым подключением системы отопления

Таблица 2.1 – Обозначение к Рис.2.1,Рис.2.2

2.1 Тепловой и гидравлический расчет пластинчатых водонагревателей

Схема подключения водонагревателей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального теплового потока на горячее водоснабжение и максимального теплового потока на отопление

При таком соотношении применяют двухступенчатую схему присоединения водонагревателей горячего водоснабжения.

Расчет пластинчатых водонагревателей горячего водоснабжения произведен по методике, приведенной в [18].

Порядок расчета:

1) Максимальный расход сетевой воды на отопление:

2) Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение:

3) Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчетного принимается больший из двух расходов, полученных по пп 1,2:

4) Максимальный расход нагреваемой воды через І и II ступени водоподогревателя:

5) Температура нагреваемой воды за водоподогревателем І ступени:

6) Расчетная производительность водоподогревателя І ступени:

7) Расчетная производительность водоподогревателя II ступени:

8) Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени tІІ2 и на входе в водоподогреватель І ступени tІ1:

9) Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени:

10) Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для І ступени водоподогревателя:

11) Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя:

12) По оптимальной скорости нагреваемой воды определяем требуемое число каналов:

13) Общее живое сечение каналов в пакете определяем по формуле (mH принимаем равным 8):

14) фактические скорости греющей и нагреваемой воды:

15) Расчет водоподогревателя І ступени:

а) средняя температура греющей воды

б) средняя температура нагреваемой воды

в) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины:

г) коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде:

д) коэффициент теплопередачи, принимая j = 0,8:

е) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени:

ж) количество ходов (или пакетов при разделении на одноходовые теплообменники):

Принимаем два хода

з) действительная поверхность нагрева водоподогревателя І ступени:

и) потери давления І ступени водоподогревателя по греющей воде, принимая j = 1 и Б = 3:

по нагрваемой воде:

16) Расчет водоподогревателя IІ ступени:

а) средняя температура греющей воды