На пьезометрическом графике в масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети. По этому графику легко определить напор и располагаемый напор в любой точке сети и абонентских системах.
За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень 1 – 1 (см.рис.6.5). Линия П1 – П4 – график напоров подающей линии. Линия О1 – О4 – график напоров обратной линии. Н о1 – полный напор на обратном коллекторе источника; Н сн – напор сетевого насоса; Н ст – полный напор подпиточного насоса, или полный статический напор в тепловой сети; Н к – полный напор в т.К на нагнетательном патрубке сетевого насоса; DH т – потеря напора в теплоприготовительной установке; Н п1 – полный напор на подающем коллекторе, Н п1 = Н к – DH т. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторе ТЭЦ Н 1 =Н п1 -Н о1 . Напор в любой точке сети i обозначается как Н п i , H oi – полные напоры в прямом и обратном трубопроводе. Если геодезическая высота в точке i есть Z i , то пьезометрический напор в этой точке есть Н п i – Z i , H o i – Z i в прямом и обратном трубопроводах, соответственно. Располагаемый напор в точке i есть разность пьезометрических напоров в прямом и обратном трубопроводах – Н п i – H oi . Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д есть Н 4 = Н п4 – Н о4 .
Рис.6.5. Схема (а) и пьезометрический график (б) двухтрубной тепловой сети
Потеря напора в подающей линии на участке 1 – 4 есть 
. Потеря напора в обратной линии на участке 1 – 4 есть 
. При работе сетевого насоса напор Н
ст подпиточного насоса регулируется регулятором давления до Н
о1 . При остановке сетевого насоса в сети устанавливается статический напор Н
ст, развиваемый подпиточным насосом.
При гидравлическом расчете паропровода можно не учитывать профиль паропровода из-за малой плотности пара. Потери напора у абонентов, например 
, зависит от схемы присоединения абонента. При элеваторном смешении DН
э = 10…15 м, при безэлеваторном вводе – Dн
бэ =2…5 м, при наличии поверхностных подогревателей DН
п =5…10 м, при насосном смешении DН
нс = 2…4 м.
Требования к режиму давления в тепловой сети:
В любой точке системы давление не должно превышать максимально допустимой величины. Трубопроводы системы теплоснабжения рассчитаны на 16 ата, трубопроводы местных систем – на давление 6…7 ата;
Во избежание подсосов воздуха в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата. Кроме того, это условие необходимо для предупреждения кавитации насосов;
В любой точке системы давление должно быть не меньше давления насыщения при данной температуре во избежание вскипания воды.
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.
На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.
График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.
Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.
Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.
К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.
Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.
Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточные насосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей - статическом и динамическом.
Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.
Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.
Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.
График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.
При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.
Расчет проводиться по «Справочник по теплоснабжению и вентиляции- Р. В. Щекин».
Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:
∆l=al(t 1 -t 2) (22)
где: a- коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м
l-длина рассматриваемого участка, м
t 1 -максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуре теплоносителя, 0 С (t 1 -130;150 0 С)
t 2 -минимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчетной температуре наружного воздуха для отопления (t 2 = t 0).
Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отношении теплового удлинения.
На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора и самокомпенсации.
При расстановке на трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:
Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопровода;
При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допускаемых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.
Расчет трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими компенсаторами(П-образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающие компенсационное напряжение G доп труб ГОСТ 10704-91,которое можно принять:
Для П- образных компенсаторов при Т≤ 150 0 С, G доп =11кг/мм 2
Для расчета участков самокомпенсации при Т≤ 150 0 С, G доп =8 кг/мм 2
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Исходные данные для расчета:
Расчетный участок 3-4
Диаметр трубы d у =1084
Расстояние между неподвижными опорами, м l=70м
Максимальная температура теплоносителя t i = 150 0 С
Расчетная температура воздуха t о =26 0 С
Рисунок7. Расчетная схема П- образного компенсатора
Тепловое удлинение определяется по формуле
∆l=al(t 1 -t 2)
∆l=1,2470(150+26)/10 -2 =135,408мм
Для увеличения компенсирующей способности П- образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.
Расчетное тепловое удлинение участка:
∆l расч =0,5∆l (23)
∆l расч =0,5135,408=67,704мм
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Наружный диаметр, мм D н =108×4
Толщина стенки, мм s=3,5
Угол поворота a,град,=90 0 С
Длина большого плеча, м l б =15,0м
Длина меньшего плеча м l м =10,0м
Максимальная температура теплоносителя 0 С, t 1 =150 0 С
Расчетная температура наружного воздуха t н = t 0 =-26 0 С
Расчетная схема
Рисунок8. Расчетная схема Г- образного компенсатора
Расчетный угол: 95 0 С
Расчетная разность температур
∆t=t 1 -t н =150+26=176 0 С (25)
Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI14. рис 6 и 7)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
7 =0,126 ∆t=176 0 С l=10,0
Сила упругой деформации p x и p y и избегающий компенсационное напряжение G кг/мм 2
p x =A× =6× =13,3
p y =12× =26,61
К и(А) =С (А)
К и(А) =3,5× =1,12кгс/см 2
Определение усилий неподвижных опор
Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в подвижных
опорах и сил упругой деформации П- образных компенсаторов и самокомпенсации.
При определение усилий неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, неподвижных опор и компенсирующих устройств расстояние неподвижными опорами и т.д.
Для расчета рассматривать схему участка 3-4 с П- образными компенсаторами.
Осевая сила на неподвижную опору определяется по формуле:
Н О1 =Р К1 +q 1 ×μ×l 1 (28)
Р К1 -сила упругой деформации;
q 1 - вес 1 метра трубы с водой (табл. VI 24) с учетом веса изоляции (принять вес 1 метра изоляции 0,5кг);
μ- коэффициент трения для скользящих опор.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Подбор тепловой изоляции
Тепловая изоляция повергается непосредственному воздействию наружных температур, влажности воздуха, давлению. В неблагоприятных условиях находится тепловая изоляция при подземной канальной прокладке и особенно при безканальной.
Назначение тепловой изоляции:
Уменьшение потерь тепла в окружающую среду;
Получение определенной температуры на изолируемой поверхности;
Предохранение от внешней коррозии.
Тепловая изоляция применяется при всех видах прокладки тепловых сетей независимо от способа прокладки и температуры теплоносителя.
Подбор толщины тепловой изоляции и конструкцию слоев выполнить по приложению 8,9,10,11.
Данные подбора оформляется в таблицу 5.
Таблица 5- Подбор тепловой изоляции
| Расчетная температура 0 С | Условный диаметр | Толщина изоляции трубопровода | Способ прокладки | Конструкция изоляции | ||||
| Т 1 | Т 2 | Т 3 | Антикор.покр. | Осн.теплоизол.слой | Покровный слой | |||
| Т 1 , Т 2 | Подземный в непроходных каналах, тоннелях и надземный | Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ – Х-Т15 ГОСТ 10296-79ТУ21-27-37-74 МПСМ | Плотно холосто-прошивное из отходов стеклянного волокна | Стеклотекстолит конструкционный КАСТ-В стеклотекстолит покровный листовой СТПЛ | ||||
| 150-70 | 45×3,5 | |||||||
| 76×3,5 | ||||||||
| 89×3,5 | ||||||||
| 108×4 | Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах | |||||||
| 133×4 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
В результате выполнения курсового проекта по теплоснабжению жилого квартала были приняты следующие технические решения:
1.Система тепловых сетей централизованная водяная закрытая как наиболее приемлемая и экономически- выгодная для теплоснабжения жилого квартала;
2. Применение новых технологий в теплоизоляции обеспечивает выгодное качество работ по энергосбережению;
3.В ЦТП установлены:
Пластинчатые теплообменники, имеющие массу преимуществ:
небольшие габариты и высокий коэффициент теплоотдачи;
Контрольно-измерительные приборы и автоматика;
4. Параметры теплоносителя повышенные, что позволит сократить расход сетевой воды, металлоемкость системы и расход газа и электричества;
5.Гидравлическим расчетом определяется диаметр трубопроводов, потери давления в сети.
Литература
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
1. Апарцев, М.М. Наладка водяных систем центрального теплоснабжения. - М.: Энергия, 1982.
2. Ионин А.А. Теплоснабжение: учебник для вузов / М., Стройиздат. 1982
3. Варфоломеева, Л. Е. Методические указания по курсовому проектированию. Теплоснабжение. – В.: ВГЭТК, 2005.
4. Манюк, В.И. Справочник. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. - М.: Стройиздат, 1988.
5.5. Пьезометрический график
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором в конкретном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети; по нему легко определить напор () и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.
На рис. 5.5 приведены пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения и принципиальная схема системы. За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень I - I , имеющий горизонтальную отметку 0; , – график напоров подающей линии сети; , – график напоров обратной линии сети; – полный напор в обратном коллекторе источника теплоснабжения – напор, развиваемый сетевым ом 1; Н ст – полный напор, развиваемый подпиточным ом, или, что то же, полный статический напор тепловой сети; Н к – полный напор в точке К на нагнетательном патрубке а 1; – потеря напора сетевой воды в теплоподготовительной установке III ;
Н
n
1 – полный напор в подающем коллекторе источника теплоснабжения: 
.
Располагаемый напор сетевой воды на коллекторах 
. Напор в любой точке тепловой сети, например в точке 3,
обозначается следующим образом: – полный напор в точке 3
подающей линии сети; –
полный напор в точке 3
обратной линии сети.
Если геодезическая высота оси трубопровода над плоскостью отсчета в этой точке сети равна Z
3 , то пьезометрический напор в точке 3
подающей линии , а пьезометрический напор в обратной линии . Располагаемый напор в точке 3
тепловой сети равен разности пьезометрических напоров подающей и обратной линий тепловой сети или, что одно и то же, разно сти полных напоров 
.
Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д:
Потеря напора в обратной линии на этом участке тепловой сети
 |
При гидравлическом расчете паровых сетей профиль паропровода можно не учитывать вследствие малой плотности пара. Падение давления на участке паропровода принимается равным разности давлений в концевых точках участка. Правильное определение потери напора, или падения давления в трубопроводах, имеет первостепенное значение для выбора их диаметров и организации надежного гидравлического режима сети.
Для предупреждения ошибочных решений следует до проведения гидравлического расчета водяной тепловой сети наметить возможный уровень статических напоров, а также линии предельно допустимых максимальных и минимальных гидродинамических напоров в системе и, ориентируясь по ним, выбрать характер пьезометрического графика из условия, что при любом ожидаемом режиме работы напоры в любой точке системы теплоснабжения не выходят за допустимые пределы. На основе технико-экономического расчета следует лишь уточнить значения потерь напора, не выходя за пределы, намеченные по пьезометрическому графику. Такой порядок проектирования позволяет учесть технические и экономические особенности проектируемого объекта.
Основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей из условия надежности работы системы теплоснабжения сводятся к следующему:
1) не разрешается превышение допустимых давлений в оборудовании источника, тепловой сети и абонентских установок. Допустимое избыточное (сверх атмосферного) в стальных трубопроводах и арматуре тепловых сетей зависит от применяемого сортамента труб и в большинстве случаев составляет 1,6–2,5 МПа;
2) обеспечение избыточного (сверх атмосферного) давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреждения кавитации ов (сетевых, подпиточных, смесительных) и защиты системы теплоснабжения от подсоса воздуха. Невыполнение этого требования приводит к коррозии оборудования и нарушению циркуляции воды. В качестве минимального значения избыточного давления принимают 0,05 МПа (5 м вод. ст.);
3) обеспечение не вскипания сетевой воды при гидродинамическом режиме системы теплоснабжения, т.е. при циркуляции воды в системе.
Во всех точках системы теплоснабжения должно поддерживаться , превышающее насыщенного водяного пара при максимальной температуре сетевой воды в системе.
Для анализа работы тепловых сетей, выбора сетевого оборудования, схем подключения абонентов к тепловым сетям необходимо разрабатывать гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики). Они показывают изменение давления по длине трубопроводов и в элементах тепловых сетей. Гидравлические режимы следует разрабатывать для отопительных и неотопительных периодов, а также для аварийных режимов.
Пьезометрический график строят для двух режимов работы: статического, когда сетевой насос не работает, и динамического при работающем сетевом насосе. При статическом режиме циркуляция воды отсутствует, а давление ее во всех точках трубопроводов одинаково. Величина этого давления должна быть достаточной для заполнения местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в случае останова сетевого насоса. На практике статическое давление поддерживается работой подпиточного насоса, подключаемого к всасывающему патрубку сетевого насоса. Соответственно, давление, развиваемое подпиточным насосом, должно быть равно давлению перед сетевым насосом.
При расчете пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие условия:
1. Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника теплоты, в трубопроводах водяных тепловых сетей, в оборудовании тепловых пунктов и в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям.
2. Статическое давление должно обеспечивать заполнение водой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям, в случае останова сетевого насоса.
3. Давление воды в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно приниматься исходя из условий невскипания воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника теплоты и в приборах систем потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям.
4. Давление воды в обратных трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно быть избыточным (не менее 0,05 МПа), не превышать допускаемого давления в системах потребителей и обеспечивать заполнение местных систем (превышать давление, создаваемое столбом воды в системах отопления многоэтажных зданий).
5. Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых, подпиточных, подкачивающих и смесительных насосов не должны превышать допускаемых по условиям прочности конструкций насосов.
6. Перепад давлений на вводе двухтрубных водяных тепловых сетей в здания при определении напора сетевых насосов (при элеваторном присоединении систем отопления) следует принимать равным расчетным потерям давления на вводе и в местной системе с коэффициентом 1,5, но не менее 0,15 МПа.
По пьезометрическому графику видно что:
1.Напор во всасывающем патрубке сетевого насоса выше 5м во избежание ковитации.
Н вс. = 10м > 5м
2.Линия давления в обратной магистрали расположена выше всех зданий, что обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления. Условие выполняется.
3.Напор обратной магистрали не превышает по прочности допустимого
Н доп. = 60 м;
Н обр. = 45,8м;
Н обр. < Н доп.
Условие выполняется.
4.Напор в подающей магистрали Н Г не превышает допустимого давления по прочности труб.
Н доп. тр. = 100 м;
Н под тр. . = 66,7 м;
Н под тр. . < Н доп. тр.
Условие выполняется.
5.Напор в обратной магистрали в статическом и динамическом режимах не превышает по прочности допускаемое давление в элементах систем теплопотребления:
Н обр. = 45,8 м;
Н доп. = 60 м;
Н обр. < Н доп.
Условие выполняется.
6.Давление в подающей магистрали превышает давление насыщения, т.е. условие невскипания для данной температуры теплоносителя равной 150°С соблюдается.
Выбор насосов
Для подбора любого насоса необходимо знать его производительность (подачу) и развиваемое давление (напор). При этом следует учитывать, что требуемые режимы работы (производительность и давление) должны находиться в пределах рабочей области его характеристики. По требуемой подаче и напору на сводном графике полей предварительно выбирают насос нужного типоразмера, а затем по графической характеристике уточняют правильность выбора и определяют все остальные показатели (коэффициент полезного действия, мощность на валу электродвигателя, число оборотов, диаметр рабочего колеса).
Производительность сетевого насоса равна суммарному расходу теплоносителя в тепловой сети на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
Давление сетевого насоса, МПа расходуется на преодоление сопротивления системы теплоснабжения
где - потеря давления в сетевом оборудовании котельной, МПа;
Потеря давления в подающей магистрали, МПа;
Потеря давления в обратной магистрали, МПа;
Потеря давления у абонента, МПа.
Потери давления определяем по пьезометрическому графику.
В двухтрубных системах теплоснабжения при наличии круглогодовой нагрузки горячего водоснабжения целесообразна установка не менее двух сетевых насосов с разными характеристиками: один для работы в холодный период с максимальной производительностью, другой – для перекачки воды в системе горячего водоснабжения в теплое время года. Производительность второго насоса:
.
Кроме этого обязательна установка резервного насоса.
Для компенсации утечек воды и поддержания необходимого уровня пьезометрического давления, как при статическом, так и при динамическом режиме, необходима установка подпиточного насоса.
Развиваемое им давление принимается равным давлению во всасывающем патрубке сетевого насоса и определяется положением пьезометрической линии в обратной магистрали. Расход подпиточного насоса, м 3 /ч в зависимости от вида системы теплоснабжения определяется по формулам:
Для подпитки закрытой тепловой сети
;
Для подпитки открытой тепловой сети
,
где V – объем воды в системе теплоснабжения, м 3 ;
Максимальный расход воды на горячее водоснабжение, м 3 /ч.
Объем воды в системе теплоснабжения может быть определен по фактическим размерам труб (длине и диаметру) или по удельным показателям, определяющим объем воды, приходящийся на единицу тепловой мощности. Объем воды определяется для всех элементов системы теплоснабжения: котельной, наружных трубопроводов, местных абонентских систем. Удельные объемы воды, м 3 /МВт можно принять равными:
Для котельной 
;
Для наружных трубопроводов 
;
Для систем отопления ;
Для систем вентиляции ;
Для систем горячего водоснабжения ;
, 
, 
, 
;
С учетом изложенного объем воды может быть определен по формуле
где - суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения, МВт;
, , – расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, соответственно, МВт.
Минимальное число рабочих подпиточных насосов принимается равным: в закрытых системах – один, в открытых – два. В обоих случаях предусматривается один резервный насос той же производительности.
В системах теплоснабжения в качестве сетевых циркуляционных и подпиточных насосов могут использоваться насосы следующих типов:
1. СЭ –горизонтальные спирального типа с рабочими колесами двойного входа одноступенчатые. Насосы типа СЭ используют в качестве сетевых в крупных системах теплоснабжения и устанавливают на подающих трубопроводах тепловых сетей для перекачивания перегретой воды с температурой до 180°С и с рабочим давлением на входе насосов от 0,4 до 2,5 МПа.
2. Д –горизонтальные одноступенчатые с полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу. Предназначены для воды с температурой не выше 85°С и максимальным подпором 20 м вод.ст.
3. К – Центробежные насосы консольного типа.
Характеристики насосов для тепловых сетей приведены в справочной литературе .
Расчет сетевого насоса:
Объем перекачиваемой воды для зимних условий:
Объем перекачиваемой воды для летних условий:
, (т/час);
Выбираем два сетевых насоса:
Для зимнего периода два насоса марки Д630-90 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 450, номинальная подача – 630 м³/час, полный напор – 63 м, КПД – 75%, Мощность на валу насоса – 365 кВт.
Для летнего периода Д200-95 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 240, номинальная подача – 200 м³/час, полный напор – 64 м, КПД – 85%, Мощность на валу насоса – 70 кВт.
Также предусматривается один резервный насос марки Д630-90 и один резервный марки Д200-95.
Расчет подпиточного насоса:
, (МПа);
Объем перекачиваемой воды:
, (м³), , (м³),
, (м³), , (м³);
, (т/ч);
Выбираем подпиточный насос К20/30 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 162, номинальная подача – 20 м³/час, полный напор – 30 м, КПД – 64%, Мощность на валу насоса – 2,7 кВт.
Предусматривается резервный насос такой же марки.
Пьезометрический график составляется на основании данных гидравлического расчёта. При построении графика пользуются единицей измерения гидравлического потенциала – напором. Напор и давление связаны следующей зависимостью:
где H и DH – напор и потеря напора, м;
P и DP – давление и потеря давления, Па;
r - удельный вес теплоносителя, кг/м 3 .
h, R – удельная потеря напора и удельное падение давления, Па/м.
Величина напора, отсчитанная от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором. Разность пьезометрических напоров подающего и обратного трубопроводов тепловой сети даёт величину располагаемого напора в данной точке. Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети на абонентских вводах. На основании пьезометрического графика выбирают подпиточные и сетевые насосы, автоматические устройства.
При построении пьезометрического графика должны быть соблюдены условия:
1. Не превышение допускаемых давлений в абонентских системах, присоединенных к сети. В чугунных радиаторах не должно превышать 0,6 МПа, поэтому давление в обратной линии тепловой сети не должно быть более 0,6 МПа и превышать 60м.
2. обеспечении избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха и связанного с этим нарушения циркуляции воды в системах.
3. обеспечение не вскипания воды в тепловой сети и местных системах, где температура воды превосходит 100 ºС.
4. обеспечение требуемого давления во всасывающем патрубке сетевых насосов из условия предупреждения кавитации не менее 50 Па, пьезометрический напор в обратной линии должен быть не ниже 5м.
Тепловой расчёт
Назначением теплового расчёта является определение количество тепла, теряемого при его транспортировке, способов уменьшения этих потерь, действительной температуры теплоносителя, вида изоляции и расчёта её толщины.
Задачи теплового расчёта:
1. определение количества теплоты, теряемого при транспортировке;
2. поиск способов уменьшения этих потерь;
3. определение действительной температуры теплоносителя;
4. определение вида и толщины изоляции;
В теплоотдаче участвуют только термические сопротивления слоя и поверхности.
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 метров толщина теплоизоляционного слоя определяется:
где В=d из /d н – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру;
α – коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9, для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,7 Вт/(м 3 о С);
λ из – теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11 для пенополиуритана 0,03 Вт/(м о С);
r m - термическое сопротивление стенки трубопровод.
Наружный диаметр изолируемого объекта, м.
– сопротивление теплопередаче на 1 м длины изоляционного слоя;
о С∙м/Вт
– температура вещества;
– температура окружающей среды;
– коэффициент, равный 1.
– норма плотности теплового потока, в нашем случае равный 39Вт/м;
Теперь рассчитаем термические сопротивления.
1. тепловое сопротивление наружной поверхности R пиз:
О С∙м/Вт
2. тепловое сопротивление изоляции
О С∙м/Вт
3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:
(25)
где - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м 2 0 С
d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м
3. Тепловое сопротивление канала:
(26)
4. Тепловое сопротивление поверхности канала:
2,94+0,339+0,029+0,22+0,195=3,723
Фактический тепловой поток:
Определим тепловые потери.
Тепловые потери в сети слагаются из линейных и местных потерь. Линейными теплопотерями являются теплопотери трубопроводов, не имеющих арматуры и фасонных частей. Местными теплопотерями являются фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.
Линейные потери определяются по формуле:
А падение температуры теплоносителя:
Следовательно, температура в конце расчетного участка:
7. Подбор сетевых и подпиточных насосов
Для теплоснабжения микрорайона города в котельной устанавливаются одинаковых попеременно работающих центробежных насоса – рабочий и резервный. Циркуляционные насосы имеют обводную линию, которая позволяет регулировать работу насосов ив случае их остановки (при авариях) поддерживать небольшою естественную циркуляцию.
По построенному пьезометрическому графику определяем напоры для сетевого и подпиточного насосов.
Подбираем насосы:
Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса.
Таблица 4. Характеристики сетевого насоса.
Заключение
В результате проведённых работ по расчёту и проектированию тепловых сетей микрорайона:
1. Разработаны план тепловых сетей и схема прокладки труб тепловых сетей
2. Распределена потеря давления в системе теплоснабжения 
3. Разработана спецификация потребных материалов и оборудования
4. Построены температурный, пьезометрический и график расходов
5 Подобрано оборудование для котельной