Теплоснабжение районов города

      Расчет  любого имеющегося на трассе теплосети  угла поворота вести по [5,9,10,12]. При  расчете участка трубопровода на самокомпенсацию определяют такие  габариты прилегающих к углу поворота плеч, при которых продольные изгибающие компенсационные напряжения, возникающие при упругой деформации труб, не превышают допустимых.

      Расчетные формулы даны для условий расчета  участков трубопроводов с учетом и без учета гибкости отводов. Гибкость отводов учитывают для участков трубопроводов с гнутыми гладкими отводами при коротких прилегающих к отводу плечах. При расчете участков трубопроводов со сварными и крутоизогнутыми отводами, а также при расчете участков трубопроводов с гнутыми гладкими отводами при длинных прилегающих к отводу плечах, гибкость отводов не учитывают.

      Для тепловых сетей должны приниматься  детали и элементы трубопроводов заводского изготовления. Для гибких компенсаторов, углов поворота и других гнутых элементов трубопроводов должны приниматься крутоизогнутые отводы заводского изготовления с радиусом гиба не менее одного диаметра трубы (по условному проходу). Допускается принимать нормально изогнутые отводы с радиусом гиба не менее 3,5 номинального наружного диаметра трубы.

      Если  по плану трассы имеется несколько поворотов трассы, которые используются на самокомпенсацию, плечи у углов поворота можно не рассчитывать, а принимать по справочнику в зависимости от диаметра трубопровода [9, табл.10.22, 10.23].

      Расчёт  ведём для отвода (уч-к 32). d_е=325 [мм], τ=145[°C], t_e=10 [°C], E=2*10⁵[МПа], α=12*10^-6[1/°C], σ_доп=80 [МПа]. Угол поворота φ=90 [°С], т.е угол β=0.

      

1. Линейное  удлинение длинного плеча.

∆l=α*l₁(τ-t_с)=12*10^-6 *82*(145-10)=0,132 [м]

2. Определяем отношение длинного плеча к короткому.

n=l₁/l=82/42=1,74

3. Находим напряжение у опоры В.

[МПа]<σ_доп=80 [МПа] 
 

15. Расчет сальникового компенсатора (первый от ТЭЦ на главной магистрали).

Осевая компенсация  на участках трубопроводов осуществляется сальниковыми компенсаторами. Согласно [1, п. 7.31] стальные сальниковые компенсаторы применяются в тепловых сетях при параметрах теплоносителя Р_у до 2,5 [МПа] и T1Р до 300 [°С] для трубопроводов диаметром 100 мм и более при подземной и надземной прокладке трубопроводов на низких опорах. Расчетную компенсирующую способность компенсаторов следует принимать на 50 [мм] меньше предусмотренной в конструкции компенсатора. При расчете сальникового компенсатора необходимо определить установочную и монтажную длины компенсатора [9,12].

      Участки трубопроводов с сальниковыми компенсаторами между неподвижными опорами должны быть прямолинейными, так как перекосы осей корпуса компенсатора приводят к заеданию и заклиниванию компенсатора. Поэтому для облегчения монтажа и последующей эксплуатации на двух пролетах, примыкающих к стакану компенсатора, допустимое расстояние между подвижными опорами рекомендуется уменьшать в 2 раза.

      Сальники  требуют постоянного обслуживания, поэтому их помещают в специальные  камеры, обозначаемые на чертежах как «К». Для уменьшения числа компенсаторных камер применяют двухсторонние сальниковые компенсаторы.

      Размеры компенсаторов приведены в [5,8,9] и  типовой серии, выдаваемой на кафедре.

      Гибкие  П-образные компенсаторы согласно [1] могут  применяться для любых диаметров трубопроводов, при любой прокладке. Они надежны в работе и не требуют обслуживания. Основным их недостатком являются большие габариты. Поэтому применение П-образных компенсаторов в городской черте ограничено. П-образные компенсаторы применяют при прокладке трубопроводов за городом, внутри кварталов при диаметре трубопроводов менее 100 мм и на территории промпредприятий.

      Расчетное тепловое удлинение трубопроводов  , мм для определения размеров гибких компенсаторов следует определять согласно [1, п. 7.34]. Согласно [1, п. 7.35] размеры гибких компенсаторов должны удовлетворять расчету на прочность в холодном и в рабочем состоянии трубопроводов. Расчет компенсатора вести по [5,9,10,12]. 

      Для компенсации температурных удлинений трубопроводов устанавливаются сальниковые компенсаторы, при, закрытой прокладке трубопроводов. Диаметр 500 [мм], уч-к 33.

      Тепловое  удлинение трубопроводов между  опорами, обусловленное удлинением труб при нагревании, рассчитывается по формуле, [мм]:

∆l=α*L(τ - t_н.о.)=0,012*155*(145-(-39))= 342 [мм],

где L - длина трубопровода между неподвижными опорами, [м], (снимается с монтажной схемы тепловой сети);

a - коэффициент линейного удлинения стальных труб, [мм/(м°С)] (принимается a • 0,012 [мм/(м°С)]);

τ = τ₁ - температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети при

t_н.о, [°С]. 

      Расчетная компенсирующая способность компенсатора, [мм]

l_р = l_к – z =500-50=450 [мм],

где (l_к - компенсирующая способность компенсатора, мм (приложение А11)

z - неиспользуемая компенсирующая способность принимается z = 50 [мм]).

      Установочная  длина компенсатора, [мм]

l_уст=А-z-(l_р – ∆l)=1565-50-(450-342)=1407 [мм],

где А - длина  компенсатора с полностью выдвинутым стаканом, [мм] (приложение А11).

      Монтажная длина компенсатора, [мм]:

l_монт =l_уст -α(t_н – t_н.о)L=1407-0,012(10-(-39))*155=1315,8[мм],

где t_н - температура воздуха во время монтажа компенсатора (принимается t_н=10 [°C]).

16. Подбор конструкции тепловой изоляции и расчет толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.

      Расчет  толщины основного слоя теплоизоляционной  конструкции вести согласно [2] по нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность. Расчет ведется для подающего трубопровода. Полученное значение толщины тепловой изоляции проверяется на максимальное и минимальное значение согласно [1, п.4.2, 4.3], а расчетную толщину индустриальной тепловой изоляции из волокнистых материалов и изделий следует округлять до значений, кратных 20, и принимать согласно [1, приложение 11.].

      Определение толщины теплоизоляционного слоя из уплотняющихся материалов до установки на изолируемую поверхность следует определять по [1, приложение 13].

      Необходимо  дать описание всей принятой конструкции  изоляции, включая основной и покровный слой.

      Произведём  расчёт для участка сети (32 участок): d_y=350 [мм], (d_н=377х9).

1. Определяем  коэффициент теплопроводности материала  изоляции (прошивные маты из минеральной  ваты):

      

[Вт/м²°С]

      

[°С]

2. По приложению А9 определяем предельную толщину теплоизоляции:

Для d_y=350 [мм]; d_и^пр=100 [мм].

3. Требуемая  толщина теплоизоляции:

      

[м]

4. Определяем  коэффициент теплоотдачи наружного  слоя изоляции:

      

[Вт/м²°С],

      где ω=10 [м/с] – скорость воздуха.

5. Определяем  термическое сопротивление на  наружной поверхности теплоизоляции:

[м²°С/Вт],

6. Требуемое  термическое сопротивление теплопровода:

[м²°С/Вт],

      где q=75 [Вт/м] - допустимые тепловые потери теплопроводом (приложение 15).

7. Определяем  термическое сопротивление слоя  изоляции:

[м²°С/Вт],

8. Определяем  диаметр изоляционного слоя (первое  приближение) из выражения:

→ → → [м]

9. Определяем R_н^’ при найденном d_и^’:

[ м²°С/Вт]

10.Определяем  диаметр изоляционного слоя (второе  приближение) из выражения:

, где  [ м²°С/Вт];

;→ → [м]

11. Определяем  невязку (допускается невязка 5%).

12. Определяем  температуру поверхности изоляции  головного участка тепловой сети  при надземной прокладке:

[°С],

где t_ср^год= -0,1 [°С] – среднегодовая температура наружного воздуха для г. Барнаула.

17. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей.

      Продольный  профиль участка теплосети строится в масштабах вертикальном 1:100 и горизонтальном 1:5000. Построение начинают с определения минимальной глубины заложения каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается установка задвижек в горизонтальном положении или под углом 45[°].

      Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002.

      В самых низких точках теплопроводов  предусматривают дренажные выпуски, а в самых высоких - устройства для выпуска воздуха.

      Согласно  расчётной схемы, вычерчиваем план трассы с указанием УТ и ТК, неподвижных опор и расстояний между ними. По отметкам поверхности земли строим продольный профиль. Затем определяем высоту камеры ТК-1, отметки потолка и дна примыкающих каналов.

      Отметка поверхности земли 40,86 [м]. Для теплопроводов Dy=600 [мм]

принимаем канал КЛс 210-120, высота шпинделя задвижки h=2130 [мм]=2,13 [м].

Для уменьшения её высоты ставим задвижку под углом 30 [°], тогда: 

h’=h*Sin30=2.13*0.5=1.065 [м]

       

a - расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры, [м];

b – расстояние от маховика задвижки до перекрытия камеры;

σ - толщина плиты  перекрытия камеры;

h – высота шпинделя задвижки, которую принимают в зависимости от диаметра теплопровода;

с – расстояние от оси теплопровода до пола канала;

d – расстояние от оси трубопровода до пола канала;

H – высота канала примыкающего к камере;

L – высота камеры в свету.

      Принимаем а=0,3 [м]; σ=0,15 [м]; b=0.4 [м]; с=0,63 [м] согласно приложения А12.

      Отметка дна канала:

40,86-0,3-0,15-0,4-1,065-0,63=38,31 [м].

      Отметка потолка канала:

38,31+H=38,31+1,2=39,51 [м]

      Отметка дна камеры:

40,86-0,3-0,15-0,4-0,82-1,065=38,12 [м]

      Высота  камеры:

40,86-38,12=2,73 [м]

      Зная  отметки пола и потолка канала и расстояние от ТК-1 до источника  теплоты, задавшись уклоном 0,002 определяем соответствующие отметки канала.

      Отметка дна канала:

38,31+0,002*300=38,91 [м]

      Отметка потолка канала:

38,91+1,2=40,11 [м]

      Принимая  толщину перекрытия канала σ=0,1 [м] находим расстояние от поверхности земли до поверхности канала:

41,85-(40,11+0,1)=1,64>0,5 (минимальное расстояние от земли до верха перекрытия канала)

      Определяем  отметки дна и потолка канала для УТ-16:

      Дно канала:

38,91-0,002*160=38,39 [м]

      Потолок канала:

38,59+1,2=39,79 [м]

      Задавшись высотой камеры в свету L= 2,46 [м] и горловины 0,5 [м], находим отметку дна камеры:

41,35-2,46-0,5=38,39 [м]