Теплоснабжение района города Курска

Знание суммарного расхода теплоносителя G_d = Σ G_di позволяет выбрать сетевой насос системы теплоснабжения. Его подбор (типа СЭ или СД для воды с температурой до 180°С, см. прилож. 9) выполняют по характеристикам таким образом, чтобы требуемый расход воды соответствовал рабочей части характеристики. При возможности использования различных типоразмеров предпочтение следует отдавать насосу с умеренными (до 100 м вод. ст.) напорами.

Подберем сетевой  насос системы теплоснабжения, если суммарный расхода теплоносителя  составляет Gd = 208,4кг/с.

Подбор выполняем  по характеристикам таким образом, чтобы требуемый расход воды соответствовал рабочей части характеристики.Напорная характеристика которого описывается соотношением

Н_н = – S_нV²_н,

где – максимальный напор насоса при расходе воды, равном нулю; = 133,9 м вод. ст.;

S_н – внутреннее гидравлическое сопротивление насоса;

S_н = 4,69´10^-5 м вод. ст./(м³/час);

V – объемный расход воды, V = 208,4´3600/958,4 » 782,8 м³/ч (плотность воды 958,4 кг/м³ принята при средней температуре воды 100°С). Тогда

Н_н = 133,9 – 4,69´10^-5 ´ 782,8 ² = 105,16м вод. ст.

Принимаем к установке  насос СЭ-800-100-11.

1111111111111111111111111111111111111111111111111

4. Гидравлический расчет  тепловой сети

Гидравлический  расчет тепловой сети запишем в табличной  форме – приложение 1.

 

5. Гидравлический  режим тепловой сети

Построение пьезометрического  графика, являющегося наглядным  отражением расчетного гидравлического  режима сети, начинаем с нанесения  в выбранном масштабе рельефа  местности по разрезу вдоль соответствующей  тепловой трассы и высоты зданий присоединяемых кварталов (по преимущественной этажности  застройки). Для всех ответвлений, кроме  рассчитываемых, допускается присоединение  зданий показывать в узлах трубопроводов  магистрали, но с учетом геодезических  отметок местности присоединяемых кварталов. Длину расчетных ответвлений  – измерять по плану, примерно, до центра кварталов.

На вертикальной оси пьезометра в одинаковом масштабе откладываем геодезические отметки  в метрах и напоры теплоносители  в трубопроводах сети Н, м вод. ст. За линию отсчета напоров (0-0) принимаем уровень оси всасывающего патрубка сетевого насоса (в курсовом проекте – геодезическая отметка источника теплоты). Ось трубопроводов, в виду малого заглубления, условно совмещают с поверхностью земли.

Далее следует  определить положение линии статического напора (s-s), величина которого выбирается из двух условий: заполнение сетевой  водой по возможности всех абонентских  систем отопления, для чего линия s-s должна проходить выше самого высокого потребителя (с запасом ≈ 5 м вод.ст.), и непревышение давления на нагревательные приборы систем отопления выше допустимого.

Ориентировочно  определив положение линии статического напора, следует выбрать подпиточный  насос. Подачу (производительность) насоса G_пн следует принимать, равной расходу воды на компенсацию утечек из тепловой сети для закрытой системы теплоснабжения, а для открытой – сумме расчетного расхода воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,2 и расхода воды на компенсацию утечек.

Расчетная утечка должна приниматься 0,75% суммарного объема воды V, м³ в трубопроводах и оборудовании систем теплопотребления, который при отсутствии данных допускается оценивать в размере 65 м³ на 1 МВт суммарной тепловой нагрузки при закрытой системе теплоснабжения и 70 м³ – при открытой.

По расходу  воды подбираем подпиточный насос  с напором Н_пн, равным или ближайшим большим H_s. Если напор выбранного насоса отличается от предварительно определенного статического напора, то положение s-s следует уточнить.

Затем производим построение пьезометрической линии  обратной линии тепловой сети в динамическом режиме.

При этом основная задача заключается в определении  наинизшей точки пьезометра, соответствующей  напору на всасывании сетевого насоса Н_вс. В качестве первого приближения можно принять H_вc = H_s. Откладывая от этой точки потери напора в обратном трубопроводе источника теплоты (≈ 5 м вод. ст.), а затем тепловой сети (по результатам гидравлического расчета), получаем пьезометр для обратного трубопровода. Затем следует проанализировать возможность уменьшения напоров в обратном трубопроводе путем перемещения полученной пьезометрической линии вниз параллельно самой себе с соблюдением всех необходимых требований. Как правило, Н_вс находится в пределах 10-30 м вод. ст. (необходимо обратить внимание на допустимый кавитационный запас выбранного сетевого насоса!).

После окончательного определения уровня обратного пьезометра от точки, соответствующей абсциссе концевого ЦТП, откладываем вертикальный отрезок, равный принятому при выполнении гидравлического расчета, располагаемому напору Н_цтп, а затем строим пьезометрическую линию подающего трубопровода, напоры в котором также должны соответствовать ряду требований.

На графике  необходимо отразить также невозможность  вскипания воды при температурах >100°С.

Подберем подпиточный  насос для закрытой системы теплоснабжения с тепловой нагрузкой 174 341 600 Вт, а  высота самого высокого потребителя  – 35 м.

V_пн = 0,0075 ´ 65 ´ 174,3 » 85 м³/ч.

По расходу  воды V_пн подбираем подпиточный насос с напором Н_пн, равным или ближайшим большим Н_s. Наиболее подходящим по своим параметрам является два последовательно включенных насоса типа  К 90/20 и К 90/35. Параметры напорной характеристики насоса К 90/20: = 29,5 м вод.ст. и  
S_н = 0,00102 м/(м³/ч)². Таким образом, расчетный напор подпиточного насоса К 90/20 Н_пн = 29,5 – 0,00102 ´ (85) ² = 22 м вод.ст.

Аналогично для  насоса К 90/35: = 41 м вод.ст. и  
S_н = 0,00078 м/(м³/ч)².

Н_пн = 41 – 0,00078 ´ (85) ² = 35 м вод.ст.

Таким образом, расчетный  напор подпиточных насосов равен:

Н_пн =22+35=57 м вод.ст.

 

Пьезометрический  график представлен в приложении 2.

6. Выбор и  расчет элементов тепловой сети

В настоящем разделе  следует выбрать конструктивные элементы и элементы прокладки тепловой сети для узла трубопроводов с  расчетными ответвлениями и примыкающих  к нему участков сети.

6.1. Трубы

Выбор труб осуществляют по рабочему давлению и температуре  воды, которые для проектируемой  сети не превышают 1,6 МПа и 200 °С соответственно. Для таких параметров теплоносителя и расчетной температуры наружного воздуха могут быть приняты стальные электросварные трубы, а при их отсутствии (для некоторых диаметров) – бесшовные, основные параметры труб сводятся в таблицу.

Соединение труб между собой осуществляется с  помощью электродуговой сварки.

Для участка сети (кв 13, 17, 12) подберем трубы.

Таблица 6.1

Характеристика  труб для монтажа участка сети

Условный проход Dу, мм	Наружный диаметр Dн, мм	Толщина стенки S, мм	Масса 1м трубы, кг	Материал	Технические   условия
250	273	6	39,51	Сталь 20, ГОСТ 1050-74**	Трубы термообработанные гр. В ГОСТ 10705-80
200	219	6	31,52	Сталь 20, ГОСТ 1050-74**	Трубы термообработанные гр. В ГОСТ 10705-80
125	133	3,5	11,18	Сталь 20, ГОСТ 1050-74**	Трубы термообработанные гр. В ГОСТ 10705-80
100	108	3,5	9,02	Сталь 20, ГОСТ 1050-74**	Трубы термообработанные гр. В ГОСТ 10705-80

6.2. Запорная  арматура

В соответствии с требованиями арматуру предусматриваем  в узлах трубопроводов на ответвлениях к ЦТП кварталов и в качестве секционирующей задвижки в УТ.

В тепловых сетях  преимущественно применяется стальная арматура, наиболее современным видом  которой являются шаровые клапаны, например JiP, изготовляемые в Дании. Они обладают высокой надежностью и низким гидравлическим сопротивлением. Основные характеристики клапанов, принятых к установке на рассматриваемом участке, сводим в таблицу.

 

Для участка сети (кв 13, 17, 12) подберем арматуру.

Таблица 6.2

Арматура, устанавливаемая на участке  сети

Dу трубопровода, мм	Обозначение клапана	Минимальный внутренний диаметр клапана, мм	Установочная длина, мм	Вес, кг	Присоединение к трубопроводу
100	DN 100 PN 25	80	290	20	На сварке
125	DN 125 PN 25	100	315	30	На сварке

6.3. Компенсаторы  температурных удлинений  
трубопроводов

При наличии на участке угла поворота, используемого  для самокомпенсации температурных  удлинений, приемлемость выбранного отвода, а также принятых ранее расстояний от угла до ближайших неподвижных опор следует проверить расчетом, например, методом упругого центра. Расчет заключается в определении максимального напряжения изгиба σ_х и сравнения его с нормативным значением. Кроме того, определяются силы упругого отпора Р_х и Р_у, знание которых необходимо для подбора неподвижных опор. При этом необходимо определить температурные удлинения плеч угла поворота.

Аналогичные расчеты  выполняются и для П-oбpазных  компенсаторов.

Однако можно  подобрать типоразмеры гибких П-образных компенсаторов с гнутыми отводами без детального расчета с требуемой компенсирующей способностью Δl_к (D_y = 50 – 500 мм) в зависимости от D_у трубопровода с соблюдением следующего условия:

Dx £ Dl_к,

где Dх – расчетное удлинение трубопровода на участке установки компенсатора, мм;

Dl_к – компенсирующая способность компенсатора, мм.

Там же приведены  значения осевых сил для компенсаторов  с различными размерами вылета Н (при отсутствии нужного значения Н следует интерполировать).

Расчетное тепловое удлинение трубопровода рассчитываем по формуле

Dх = a ´ Dt ´ L ´ e,

где a – средний коэффициент линейного расширения стали, при температурах до 200 °С может быть принят 0,012 мм/м´гр;

Dt – температурный перепад, °С;

L – расстояние между неподвижными опорами на участке, м;

e – коэффициент, учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора на 50% полного удлинения трубопровода Dl = Dx / e.

Подберем типоразмеры гибких П-образных компенсаторов с гнутыми отводами для участка сети (кв 13, 17, 12), район строительства – г. Курск.

 

d_у = 250 мм;  l = 140 м;  σ_доп = 145 МПа

∆t = 150+26=176 ^оС;

∆х = 0,012·176·140·0,5=148 мм,

= 200 мм; мм.

Параметры компенсаторов, установленных на участке, приведены  в табл. 6.3.

 

 

 

Таблица 6.3

Компенсатор по   листу графической части	Dу, мм	∆х, мм	Параметры компенсатора				Рх, кН
			C, мм	Н, м	R, мм	∆lк, мм
К 48	250	148	2500	3,0	1000	181	21,7

 

Сила упругого отпора Р_х составит

,

здесь ∆l_к, см;

.

Р_х = 1,2·18,1 = 21,7 кН.

Аналогично для компенсаторов  К44 и.т.д

Компенсатор по   листу графической части	Dу, мм	∆х, мм	Параметры компенсатора				Рх, кН
			C, мм	Н, м	R, мм	∆lк, мм
К 48	250	148	2500	3,0	1000	181	21,7
К 50	200	137	2100	2,4	850	145	14,5
К 54	125	164	1310	2,0	530	163	9,8
К 56	100	164	1100	1,6	450	136	8,2

 

7.Опоры трубопроводов

7.1. Подвижные  опоры

Подвижные опоры  служат для восприятия веса трубопроводов  и обеспечения возможности их перемещения при температурных  удлинениях. Наиболее распространенный тип подвижных опор, используемых при канальной прокладке, – скользящие.

Для определения  их количества на участках необходимо знать длину пролета между  опорами l, которая в общем случае находится расчетом трубопроводов на весовые нагрузки. Следует иметь в виду, что на участках, прилегающих к компенсаторам, устанавливают опоры нормальной длины, а укороченные – у неподвижных опор. Что касается высоты опор, то она уточняется после определения толщины изоляции.

Расстояние между  опорами труб l (м) следует принимать из условий прочности и непревышения максимального прогиба f допустимой величины 0,02 ´ D_у .

Как показывают расчеты, второе условие является более  жестким и не связано с неоднозначностью задания допускаемого напряжения. В  связи с этим определяем l, исходя из требования

f £ 0,02´D_у.

Максимальный  прогиб трубопровода на середине пролета  между двумя опорами равен:

,

где  q – расчетная весовая нагрузка на единицу длины трубы, н/м;

E – модуль продольной упругости, Па;

J – момент инерции трубы, м⁴.

С учетом (1) и (2) получим

.

Е = 2,1´10¹¹ Па; удельную нагрузку q рассчитаем как

q = m ´ g,

где m – удельная масса трубопровода с учетом теплоносителя и изоляции, кг/м.

 

Подберем тип  и определим количество подвижных  опор для участка сети l=140 м, D_у =250 мм.

D_у = 250 мм; I = 4484 см⁴ = 0,4484·10^-4 м⁴; m = 149 кг/м;

 м.

Таблица 7.1

Расчет расстояний между подвижными опорами

Dу, мм	m, кг/м	I·10-8, м4	l, м	После округления l, м	Тип опоры
250	149	4484	11	11	Т 13, 19; Т 14, 19