Методичка по Теплоснабжению
.pdfучастках определяют аналогично их определению для основной магистрали.
Требование невскипания теплоносителя устанавливает нижний предел пьезометрического напора в теплоподогревательной установке и подающем трубопроводе. При температуре подаваемой воды 150 °С минимальный пьезометрический напор в подающих линиях равен 40 м.
Полученные невязки находятся в пределах нормы т. е. меньше 5%, следовательно, трубопроводы тепловых сетей увязаны.
ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА
Для изучения давления в тепловых сетях широко применяются пьезометрические графики. На нем можно показать значения давления по всей длине трассы. Пьезометрический график строится по результатам гидравлического расчета.
1.В масштабе 1:5000 (горизонтальный масштаб) и 1:250 (вертикальный масштаб) строится продольный профиль. Откладываем высоты зданий в расчете 3 м на этаж.
2.Выбирается и наносится линия статического давления (режим, когда отсутствует циркуляция воды в трубопроводе, но трубопровод находится под избыточным давлением называют статическим режимом). Полный напор в статическом режиме одинаков для подающего и обратного трубопроводов. Линию статического напора наносят с условием, чтобы на всех точках системы обеспечивался достаточный пьезометрический напор не менее 5 м. вод. ст., но не более прочности отопительных приборов.
3.Определяем давление на всасывающем патрубке сетевых насосов.
4.Строится линия падения давления в обратном трубопроводе тепловых
сетей.
5.Откладывается вверх минимальный располагаемый напор, учитывая потери напора во внутриквартальной тепловой сети, элеваторе и местной системе отопления:
|
Наб = 1,5(1 + u)2 h, м.вод.ст , |
(47) |
где |
h - потери напора во внутриквартальной сети, принимаем 5 м.вод.ст; |
|
|
Наб – расчётный напор у абонентов, м.вод.ст; |
|
|
U – коэффициент смешения на элеваторе. |
|
6.От этой точки строится линия падения давления в подающем трубопро-
воде
7.Падение давления на теплоисточнике откладывается резко вниз на величину потерь напора в источнике. При отсутствии данных принять
Нист= 15 – 20 м.вод.ст.
8. Проанализировать напоры во всех точках системы по допустимым величинам.
31
9. Дать рекомендации по схемам подключения системы отопления, применения отопительных приборов, рекомендации по использованию насосных подстанций по сложным рельефам местности.
При построении пьезометрического графика условно принято, что отметки оси трубопроводов, земли и отопительных приборов совпадают. Высшее положение воды в здании соответствует высоте здания.
Далее с помощью харрактеристики сопротивления S строят графики для
следующих режимов: |
|
|
1) Водоразбор из подающего трубопровода: |
|
|
Gld1 |
= Go + Gv + Ghm, т/ч |
(48) |
Gld2 |
= Go + Gv – 1,4Ghm, т/ч |
(49) |
2) Водоразбор из обратного трубопровода: |
|
|
Glld1 |
= Go + Gv + 0,6 Ghm, т/ч |
(50) |
Glld2 |
= Go + Gv – 1,8Ghm, т/ч |
(51) |
Проверка на допустимое давление в тепловых сетях:
1)Давление в подающем трубопроводе не должно быть более предела прочности трубопроводов, арматуры т.е. более 160 м. вод. ст. или 1,6 Мпа.
2)Во избежание вскипания воды в подающем трубопроводе давление во всех точках труб должно быть выше давления насыщенных паров например при
τ1=130°С Нmin=20 м. вод. ст.
3)Допустимый располагаемый напор должен быть заложен с учетом потерь во внутриквартальных сетях и абонентском вводе.
4)Максимальное давление в обратном трубопроводе зависит от предельной прочности отопительных приборов (радиаторы 50-60м.в.ст., конвекторы 80 м.в.ст., теплообменники 100 м.в.ст.).
5)Во избежание вскипания воды и подсоса воздуха во всех точках трубопровода должно быть давление не более 5 м. вод. ст.
32
33
ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Расчет толщины слоя тепловой изоляции в курсовом проекте проводится для одного какого-либо участка трубопровода. Для проведения расчета необходимо знать диаметр изолируемого трубопровода, способ его прокладки, конструктивные характеристики канала, тип теплоизоляции и характер грунта. Поскольку наиболее распространенным типом прокладки теплопроводов в городском районе является подземная, в непроходных каналах, рассмотрим порядок расчета толщины слоя изоляции при прокладке двух трубопроводов водяных тепловых сетей (подающего и обратного) в одноячейковом непроходном канале.
В последнее время для трубопроводов тепловых сетей d< 500 мм рекомендуется преимущественно канальная прокладка. Расчет тепловой изоляции при этом можно рассматривать как частный случай более сложного расчета тепловой изоляции трубопровода при прокладке в непроходном канале.
Dн
Dиз
Dк
Толщина слоя изоляции должна быть такой, чтобы потеря тепла трубопроводом в окружающую среду не превышала нормы. Эти нормы указаны в и даны для среднегодовой температуры теплоносителя и грунта.
Расчет производится для определенного диаметра трубопровода.
dkэкв = |
Р |
, м, |
(52) |
|
π
где Р – периметр канала, м;
dkэкв – эквивалентный периметр канала. Расчет производиться по нормам потерь тепла.
Полное термическое сопротивление подлежащего изоляции трубопровода
определяют по нормам потерь тепла: |
|
|||
Rl |
= |
t − t0 |
, м ч град/ккал, |
(53) |
|
||||
|
|
ql |
|
где t – температура теплоносителя в 0С;
t0 – температура окружающей среды в 0С;
ql – норма потерь тепла изолированным трубопроводом в ккал/м ч, (таблица 15).
Rl = Rlm + Rlиз |
(54) |
34
где Rml – сумма частных термических сопротивлений изолированного теплопровода, за исключением термического сопротивления основного слоя изолированной конструкции в м ч град/ккал.
Rlm = Rln + Rlн + Rlкан + Rlгркан + Rl 1−2 , |
(55) |
|||||
где Rnl – термическое сопротивление покровного слоя, |
|
|||||
1.Термическое сопротивление покровного слоя |
|
|||||
|
ln |
D к |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Rln = |
Dиз |
, м ч град/ккал, |
(56) |
|||
|
||||||
|
|
|||||
|
2 π λп |
|
При покровном слое из рулонного стеклопластика величиной можно пренебречь, при асбестоцементной штукатурке нужно произвести расчет.
где λп - коэффициент теплопроводности покровного слоя в изоляционной конструкции ккал/м ч град, (таблица 13).
2.Термическое сопротивление теплоотдачи в окружающем воздухе
Rlн = |
|
1 |
, м ч град/ккал, |
(57) |
|
|
|||
|
π Dк |
|||
α н |
|
|
где α н – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду α н = 7 ккал/м2 ч 0С.
3.Термическое сопротивление теплоотдачи от воздуха к стенке канала
Rlкан = |
|
1 |
, м ч град/ккал, |
(58) |
|
|
|
||||
α кан |
π D экв. кан |
||||
|
|
|
где α кан – коэффициент теплоотдачи от воздуха стенки канала внутри канала
α кан = 7 |
ккал/м2 ч 0С. |
|
|||||
dэкв – диаметр эквивалентный, равный внутреннему периметру сечения |
|||||||
канала. |
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Термическое сопротивление грунта дна канала |
|
|||||
|
|
LN |
4H |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
Rlгркан = |
D экв.кан |
, м ч град/ккал, |
(59) |
||||
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
2 π λгр |
|
где h – глубина заложения теплопровода до его оси (по профилю данного участка);
λгр - коэффициент теплопроводности грунта в ккал/м ч град (таблица 14) 5. Термическое сопротивление взаимного влияния трубопроводов для по-
дающего теплопровода при двухтрубной прокладке |
|
Rl 1−2 = Ψкан Rl кан , м ч град/ккал, |
(60) |
где ψкан - коэффициент определения для подающего трубопровода дополнительного термического сопротивления взаимного влияния тепловых труб при двухтрубной прокладке труб в одноячейковом канале и определяется по формуле:
35
Ψкан |
= |
Ql2 |
(Rlкан + RlГРкан ) |
(61) |
|
Ql1 |
|||||
|
|
|
|
Ql1 |
=Ql2 - норма потерь тепла подающим и обратным трубопроводами; |
||||
R |
|
= Rкан + Rгр , м ч град/ ккал |
(62) |
||
l кан |
l |
l |
|
||
Определение толщины слоя изоляции |
|
||||
|
|
E2 Пλиз RLиз |
−1 |
|
|
δизТ |
= |
|
|
DH , мм, |
(63) |
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
где λиз - коэффициент теплопроводности основного слоя конструкции (табли-
ца 11); принимается изоляционный материал;
определяется по графику толщина изоляционного слоя δиз мм. Определяется фактическая толщина основного слоя изоляции по формуле:
δ из = δ изТ 1,2 , мм |
(64) |
Выполняется проверка: при канальной прокладке двух трубопроводов полное термическое сопротивление изолированного трубопровода с уточненной изоляцией выглядит следующим образом:
|
|
|
|
ln |
Dиз |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Rlиз |
= |
Dн |
|
,м ч град/ккал |
|
|
(65) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 π λиз |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где dиз = δф из 2+ d, м, |
|
|
|
|
(66) |
||||||||||
d – диаметр трубопровода в м. |
|
|
|||||||||||||
Rlн |
|
|
|
|
1 |
|
|
, м ч град/ккал |
|
(67) |
|||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
αн π Dиз |
|
|
|
|
|
|||||||||
Rф |
= Rиз |
+ Rn |
+ Rн |
+ Rкан |
+ Rгр |
+ R |
,м ч град/ккал |
(68) |
|||||||
l |
|
|
|
l |
|
|
l |
|
l |
l |
l кан |
l1−2 |
|
|
|
q ф |
= |
t − to |
|
|
|
|
|
|
|
(69) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
R ф L |
|
|
|
|
|
|
|
qф<qтеор , данное условие выполняется, следовательно расчет выполнен верно. Температура на поверхности основного слоя изоляции конструкции:
Tиз |
= T − (T − T0 ) |
Rlиз |
, 0С |
(70) |
|
Rl |
|||||
|
|
|
|
Температура на поверхности покровного слоя изоляции определяется:
Tп |
= T − (T − T0 ) |
Rlиз + Rlп |
,0С |
(71) |
|
Rl |
|||||
|
|
|
|
При выборе теплоизоляционного материала руководствоваться табл.13.
36
Таблица 13
Предельная температура применения, объемный вес и коэффициенты теплопроводности основного слоя теплоизоляционных конструкций в сухом состоянии в зависимости от средней температуры
|
|
Объемный |
|
Наименование материала теплоизоляционно- |
Предель- |
вес слоя |
Коэффициент |
го слоя в конструкции |
ная тем- |
основного |
теплопроводно- |
|
пература |
изоляци- |
сти |
|
примене- |
онного ма- |
в ккал/м ч град |
|
ния в 0С |
териала в |
|
|
|
конструк- |
|
|
|
ции в кг/м3 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Альфоль гофрированный |
350 |
20-40 |
0,051+0,00022tс |
|
|
|
р |
Асбестовый шнур (ГОСТ 1799-55) |
400 |
700-900 |
0,120+0,00020tс |
|
|
|
р |
Минераловатные прошивные изделия |
600 |
240-250 |
0,046+0,00016tс |
|
|
|
р |
Минераловатные формованные изделия на |
|
|
|
органических связках |
300 |
175 |
0,044+0,00017tс |
|
|
|
р |
Минераловатные изд.на неорг. связках |
600 |
350-400 |
0,063+0,00017tс |
|
|
|
р |
Пенобетонные изделия неавтоклавные |
200 |
400 |
0,094+0,00026tс |
|
|
|
р |
Пенобетонные изделия автоклавные |
200 |
400 |
0,090+0,00020tс |
|
|
|
р |
Совелитовые изделия марки 350 |
500 |
350 |
0,065+0,00016tс |
|
|
|
р |
То же, марки 400 |
500 |
400 |
0,067+0,00016tс |
|
|
|
р |
Вулканитовые изделия марки 350 |
600 |
350 |
0,067+0,00016tс |
|
|
|
р |
То же, марки 400 |
600 |
400 |
0,070+0,00016tс |
|
|
|
р |
Диатомовые изделия обожженные марки 500 |
900 |
500 |
0,100+0,00020tс |
|
|
|
р |
Керамика ячеистая в блоках |
900 |
500 |
0,100+0,00025tс |
|
|
|
р |
Минеральная вата марки 150 в набивку под |
600 |
260 |
0,050+0,00016tс |
сетку на кольцах теплоизоляц. изделий |
|
|
р |
|
|
|
|
Стекловатные прошивные изделия |
300 |
200 |
0,036+0,00020tс |
|
|
|
р |
Штукатурный слой асбозуритовый, гипсовый |
- |
850-900 |
0,2 при 500С |
Штукатурный слой из битумных паст, слой |
|
|
|
из асфальтовых мастик |
- |
1150 |
0,25 при 500С |
Штукатурный слой асбестоцементный |
- |
1600-1900 |
0,33 при 500С |
Антикоррозийный слой изоловый или бризо |
|
|
0,15-0,2 при |
ловый |
- |
1000 |
500С |
37
Таблица 14
Коэффициенты теплопроводности грунта на глубине 1,5 м при температуре +50С
Характеристика грунтовых условий
|
|
|
|
|
Коэф. теп- |
|
|
|
Объемный |
Расчетная |
Расчетная |
лопровод- |
Усредн. |
Классификация по |
Вид грунта |
вес сухой |
абсолютная |
влажность |
ности грун- |
расч. ко- |
влажности |
|
массы |
влажность |
грунта на |
та с учетом |
эф. тепло- |
|
|
грунта в |
грунта в % |
стыке с |
его влажно- |
проводно- |
|
|
кг/м3 |
|
изоляцией |
сти λгр в |
сти грунта |
|
|
|
|
в % |
λгр в |
|
|
|
|
|
ккал/м ч |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
град |
ккал/м ч |
|
|
|
|
|
|
град |
|
Глинистые и |
1600 |
5 |
0 |
0,75 |
|
|
суглинки |
2000 |
5 |
0 |
1,5 |
|
|
Пески и песча- |
1600 |
5 |
0 |
0,95 |
|
Маловлажный |
ные |
2000 |
3 |
0 |
1,58 |
1,5 |
|
Крупнообло- |
2000 |
5 |
0 |
1,75 |
|
|
мочные |
|
|
|
|
|
|
Скальные |
2400 |
1 |
0 |
2 |
|
|
Глинистые и |
1600 |
20 |
10 |
1,5 |
|
|
суглинки |
2000 |
10 |
2 |
2,2 |
|
|
Пески и песча- |
1600 |
15 |
14 |
1,65 |
|
Влажный |
ные |
2000 |
5 |
4 |
1,75 |
2 |
|
Крупнообло- |
2000 |
8 |
4 |
2,35 |
|
|
мочные |
|
|
|
|
|
|
Скальные |
2400 |
3 |
1,5-2 |
3 |
|
|
Глинистые и |
1600 |
23,8 |
23,8 |
1,6 |
|
|
суглинки |
2000 |
11,5 |
1,5 |
2,3 |
|
Водонасыщен- |
Пески и песча- |
1600 |
23,8 |
23,8 |
2,1 |
|
ные |
ные |
2000 |
11,5 |
11,5 |
2,9 |
2,5 |
|
Крупнообло- |
2000 |
11,5 |
11,5 |
2,9 |
|
|
мочные |
|
|
|
|
|
|
Скальные |
2400 |
3,3 |
3,3 |
4 |
|
Таблица 15
Нормы потерь тепла изолированными трубопроводами водяных тепловых сетей подземной прокладки, расположенными в непроходных каналах и бесканально
|
Обратная |
Подающая |
Суммарные |
Подающая |
Суммарные |
Подающая |
Суммар- |
||||
|
маги- |
|
маги- |
потери |
|
маги- |
потери |
|
маги- |
ные поте- |
|
|
страль, |
|
страль, |
тепла при |
|
страль, |
тепла при |
|
страль, |
ри тепла |
|
Наружный |
τ =500С |
τ |
=950; |
двухтруб- |
τ |
=1500 |
двухтруб- |
τ |
=1800 |
при двух- |
|
диаметр |
ср |
|
макс |
ной про- |
|
макс |
ной про- |
|
макс |
трубной |
|
ql обр |
|
=400; |
|
=700; |
|
=900; |
|||||
труб dн в |
τ |
кладке |
τ |
кладке |
τ |
прокладке |
|||||
в ккал/м ч |
|
мин |
|
мин |
|
мин |
|||||
мм |
τ ср =650С |
ql обр+ ql под |
τ ср =900С |
ql обр+ ql под |
τ ср =1000С |
ql обр+ ql под |
|||||
|
|||||||||||
|
|
|
ql под |
в ккал/м ч |
|
ql под |
в ккал/м ч |
|
ql под |
в ккал/м ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
в ккал/м ч |
|
в ккал/м ч |
|
в ккал/м ч |
|
||||
|
|
|
|
|
Не более |
|
|
|
|
||
32 |
20 |
|
25 |
45 |
|
32 |
52 |
|
38 |
58 |
|
57 |
25 |
|
31 |
56 |
|
40 |
65 |
|
47 |
72 |
|
76 |
29 |
|
35 |
64 |
|
45 |
74 |
|
53 |
82 |
|
89 |
31 |
|
38 |
69 |
|
49 |
80 |
|
57 |
88 |
38
Продолжение таблицы 15
108 |
34 |
42 |
76 |
54 |
88 |
62 |
96 |
159 |
42 |
52 |
94 |
65 |
107 |
75 |
117 |
219 |
51 |
62 |
113 |
79 |
130 |
91 |
142 |
273 |
60 |
72 |
132 |
90 |
150 |
103 |
163 |
325 |
68 |
81 |
149 |
100 |
168 |
115 |
183 |
377 |
76 |
- |
- |
107 |
183 |
126 |
202 |
426 |
82 |
- |
- |
121 |
203 |
137 |
219 |
478 |
91 |
- |
- |
132 |
223 |
150 |
241 |
529 |
101 |
- |
- |
142 |
243 |
160 |
261 |
630 |
114 |
- |
- |
163 |
277 |
184 |
298 |
720 |
125 |
- |
- |
181 |
306 |
202 |
327 |
820 |
141 |
- |
- |
200 |
341 |
223 |
364 |
920 |
155 |
- |
- |
218 |
373 |
244 |
399 |
1020 |
170 |
- |
- |
240 |
410 |
266 |
436 |
1220 |
199 |
- |
- |
280 |
479 |
309 |
508 |
39
ПОДБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ: КОМПЕНСАТОРОВ, НЕПОДВИЖНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОПОР, ТРУБОПРОВОДОВ:
РАСЧЕТ НА КОМПЕНСАЦИЮ ТЕПЛОВЫХ УДЛИНЕНИЙ УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА С П-ОБРАЗНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ:
Рис. 9. Общий вид П – образного компенсатора Расчет производится для трубопроводов с определенным диаметром.
Участок трубопровода с симметричным П-образным компенсатором со сварными отводами.
L - расстояние между неподвижными опорами, м,
Lп - длина свободных плеч, м, определяется по формуле:
Lп = 40 d м;
d – диаметр трубопровода в м.
Размеры “П”- образного компенсатора принимаются равными Н и В, исходя из соотношений В/Н=1; 1,5; 2; 2,5, а Н=3; 3,5; 4 м.
1.Определяется приведенная длина осевой линии участка трубопровода по
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Lпр = 2Lп + 2 Н + В, м |
|
|
(72) |
|||||||
2.Координаты упругого центра тяжести: |
|
|||||||||
y0 |
= |
Н (Н + В) |
, м |
|
|
|
(73) |
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Lпр |
|
|
|
|
|
|
Х 0 |
=0 м . |
|
|
|
|
|
||||
3.Центральный момент инерции относительно оси Хо определим по фор- |
||||||||||
муле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
3 |
|
||
Уох |
= |
|
Н + В Н |
|
− Lпр |
У0 ,м |
|
(74) |
||
|
|
|
||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
При этом у0 должно быть менее 0,5Н.
4.Расчетное тепловое удлинение вдоль оси Х определяют по формуле:
Х = ε |
L |
(75) |
L = α |
T L |
(76) |
40