Повышение технико – экономической эффективности работы тепломеханического оборудования теплосетей в условиях ТЭЦ

  Перед  выполнением гидравлического расчета разрабатывают расчетную схему тепловых сетей. На ней проставляют номера участков (сначала  по главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя (кг/с или т/ч), длины участков в метрах.

Главной магистралью является наиболее протяженная  и нагруженная ветвь сети от источника  теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. При известном  располагаемом  давлении ΔР_р для всей сети, а также для ответвлений предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления  R_m, Па/м:

                                                     R_m= .                    (7)                                                                                                                         

где ΣL – суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления), на потери давления в которой используется величина ΔР_р;

а – коэффициент, учитывающий долю потерь давления в  местных сопротивлениях.

 

      Гидравлический расчет  выполняют по таблицам и номограммам.  Сначала выполняют расчет главной  магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные  величины удельных потерь давления  R, определяют диаметры трубопроводов d_н *S,  фактические удельные потери давления R, Па/м, а также скорость движения теплоносителя w, м/с. Условный проход труб независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с. Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на участках и другие виды местных сопротивлений. Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле (5), либо по формуле (6). Затем определяют полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине. Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10%. Если такая увязка невозможна, то излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами потребителей.

      Таблицы и номограммы гидравлического расчета, приведенные в (7,8,9) составлены для эквивалентной шероховатости труб К_э = 0,5 мм (рисунок 4).

       Определение диаметров трубопроводов производится при суммарных зимних расчётных часовых расходах теплоносителя. Независимо от результатов расчёта наименьшие диаметры труб принимают: для распределительных сетей 40мм и для ответвлений к отдельным зданиям 25мм.

     

 

 

 

Коэффициент шероховатости стенок трубопровода и удельный вес теплоносителя  приняты соответственно: .

 

Рисунок 4. Номограмма для гидравлического  расчёта трубопроводов водяных  тепловых сетей

 

 

Для выбранных  диаметров трубопроводов водяных  тепловых сетей в случае необходимости  определяют потери давления при расходах воды, отличающихся от расчётных: летних, при максимальном отборе на горячее  водоснабжение в двухтрубных  сетях при открытой системе и  др. Результаты расчётов учитывают  при выборе характеристик сетевых  и подкачивающих насосов и  при разработке гидравлических режимов. При определении диаметров паропроводов удельные потери давления на трение вычисляют  исходя из принятого перепада давлений пара, учитывающего его начальные  параметры у источника тепла  и заданные – у потребителя. В  паропроводах определяется также падение  температуры пара, что имеет важное значение при заданной конечной температуре  пара у потребителя. При выборе диаметров  сборных конденсаторопроводов удельные потери давления определяют на основе перепада давлений между конденсатоотводчиком и сборным баком конденсата с учётом возможности образования пароводяной

   

       2.2.  Расчет пропускной способности трубопроводов водяных, паровых и конденсационных тепловых сетей        

      

      Потеря давления на участке  трубопровода определяется выражением

 

                                ΔH= Δ ,                   (8)

                               

где Δ - потеря давления на трение в кгс/;

 - потеря давления в местных сопротивлениях в кгс/;

Δh – удельная потеря давления на трение в кгс/;

 – приведённая длина  трубопровода в м.

 

Потеря давления на трение вычисляется по формуле

 

                                       Δ, кгс/,                                              (9)

 

где  l – длина участка трубопровода, по плану, в м.

 

       Потерю давления в местных  сопротивлениях  

 

                                           кгс/               (10)                         

где - эквивалентная длина местных сопротивлений в м;

υ – скорость теплоносителя в м/с;

-9,8 м/ - ускорение свободного падения;

- средний удельный вес теплоносителя на рассчитываемом участке трубопровода в кгс/;

 – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; - значения коэффициентов для каждого вида местных сопротивлений.

         Удельную потерю давления на  трение 

                             Δh= λ= 0.00638λ, кгс/                                   (11)

 

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления трения;

G – расчётный расход теплоносителя на рассчитываемом участке в т/ч;

- внутренний диаметр  трубы в м.

 

        Приведённую длину трубопровода  определяют по формуле

 

                                              = + м.                                                      (12)

 

       Эквивалентную длину местных  сопротивлений определяют выражением

                                          = м.                                                        (13)

 

      Сварные стыковые швы труб  при подсчёте эквивалентной длины  местных сопротивлений не учитываются.  При  гидравлических расчетах  тепловых сетей внутренний диаметр  (м), пропускную способность трубопровода (т/ч), а также скорость теплоносителя  (м/с) определяются выражениями

                                          = ;                                             (14)

                                         G = 12,5;                                                  (15)  

                                         υ= 0,354.                                                      (16)

 

     В  таблице 4 пропускная способность  в Гкал/ч дана для чисто отопительной  нагрузки.  При турбулентном режиме движения теплоносителя коэффициент гидравлического сопротивления трения λ для стальных труб определяют по формулам: для турбулентного движения в области квадратичного закона  при Re≥ по формуле Прандтля-Никурадзе

                                          λ = .                                            (17)

 

где: - эквивалентная шероховатость трубы в м;

Re – число Рейнольдса; - предельное значение числа Рейнольдса. 

 

  Для  турбулентного движения в переходной  области, при Re<, коэффициент гидравлического сопротивления при трении  определяется полуэмпирическим выражением  Кольбрука- Уайта

                                             λ = .                                 (18)

 

     Предельное значение числа Рейнольдса, характеризующее границу переходной области и области квадратичного закона есть

                                                        =560 .                                         (19)

График  для определения коэффициента сопротивления  трения в области квадратичного  закона, при

                                                    Re<.

 

      При отсутствии данных о характере  и количестве местных сопротивлений  на трубопроводе эквивалентную  длину местных сопротивлений  можно определять приближенно  по формуле

 

                                                        =α,                                                     (20)

 

где α – коэффициент, учитывающий долю падения давления в местных сопротивлениях по отношению к падению давления на трение.

 

Таблица 3 - Пропускная способность (в т/ч)  паропроводов с П-образными компенсаторами при потере давления порядка 1 ат/км с учетом местных сопротивлений (k_э = 0,2 мм).

 

Условный проход труб D y , в мм	Параметры пара:  Рраб, в кгс/см ; t, в 0С; ,в кгс/м3
	Рраб=8 t =250 =3,35	Рраб=13 t =300 =4,98	Рраб=16 t =325 =5,85	Рраб=21 t =350 =7,18	Рраб=36 t =425 =11,79
25 32 40 50 70 80 100 125	0.035 0.06 0.1 0.2 0.45 0.73 1.2 2.2	0.045 0.08 0.13 0.24 0.55 0.9 1.5 2.7	0.05 0.085 0.14 0.26 0.6 0.95 1.6 2.9	0.055 0.095 0.16 0.29 0.67 1.1 1.7 3.2	0.07 0.12 0.2 0.37 0.85 1.3 2.3 4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число Рейнольдса, как безразмерный критериальный параметр, характеризующий режим течения жидкости, определяется геометрическими параметрами трубопровода (характерным размером трубы (м)), молекулярными свойствами жидкости (коэффициент динамической вязкости, плотность теплоносителя) и скоростью течения жидкости по трубе

                                                   ,                                              (21)

где       коэффициент кинематической вязкости , определяемый коэффициентом динамической вязкости . 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5

Значение  числа Рейнольдса  можно определить по номограммам, изображенным на рисунках 6,7.  Предельным значениям числа Рейнольдса соответствуют предельные значения скоростей теплоносителей и предельных расходов , которые определяют по формулам:

                                                  =560,                                                  (22)

                                        = 560* = 15500μ , т/ч                 (23)

 

Отношение эквивалентной шероховатости к  внутреннему диаметру трубы  называется относительной эквивалентной шероховатостью.

    

      Таблица 4 - коэффициент α для определения суммарных эквивалентных длин местных сопротивлений

 

Типы компенсаторов	Условный проход труб D y в мм	Знач.коэффициента а
		Для паропроводов	Для водяных тепловых сетей и конденсато-роводов
Сальниковые П-образные с гнутыми отводами П-образные со сварными отводами     Сальниковые П-образные с гнутыми отводами П-образные со сварными отводами	Транзитные магистрали
	До 1000 300 200-350 400-500 600-1000	0,2 0,5 0,7 0,9 1,2	0,2 0,3 0,5 0,7 1
	Разветвленные тепловые сети
	До 400 450-1000 До 150 175-200 250-300 175-250 300-350 400-500 600-1000	0,4 0,5 0,5 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2	0,3 0,4 0,3 0,4 0,6 0,6 0,8 0,9 1