Линия вскипания пьезометрический график. Разработка пьезометрического графика при сложном рельефе местности и протяженных тепловых сетях
Для предварительного построения пьезометрического графика может быть рекомендован следующий метод (рис. 2).
1) Принимая за нуль отметку самой низкой точки района, строится профиль тепловой сети.
2) На профиле вычерчиваются в масштабе высоты присоединяемых зданий.
3) Выбирается и наносится на график уровень S-S статического давления, исходя из условия обеспечения невскипания в самой высокой точке района (в данном случае на отметке ▼ 20) и непревышения допустимого давления в местной системе в самой низкой точке района (в данном случае на отметке ▼0).
Рис. 2. Построение пьезометрического графика водяной сети.
4) Намечается предельное, наиболее крутое положение пьезометрического графика обратной магистрали KL, исходя из удовлетворения следующих двух требований:
а) пьезометрический напор в обратной магистрали не должен превышать 50 м, что позволяет присоединить все отопительные системы непосредственно к тепловой сети, не прибегая к установке на вводах водоводяных подогревателей;
б) пьезометрический напор в обратной магистрали не должен быть ниже 5 м во избежание вакуума.
Такой линией в нашем случае является прямая KL.
Удельная потеря напора в обратной магистрали тепловой сети, задаваемая для гидравлического расчета, не должна превышать уклона линии KL.
На основании технико-экономических расчетов в качестве пьезометрической линии обратной магистрали может быть выбрана любая линия, уклон которой меньше уклона пьезометрической линии KL и положение которой удовлетворяет изложенным выше требованиям: такой линией может, например, явиться линия MN.
При выборе положения пьезометрического графика подающей магистрали исходят из следующих условий:
1. Ни в одной из точек тепловой сети напор в подающей магистрали не должен быть ниже статического напора, т. е. пьезометрический график подающей магистрали не должен пересекать линию статического давления S - S. Это условие обеспечивает невскипание воды в подающей линии.
2. Желательно, чтобы располагаемый напор на вводе у потребителей, т. е. разность напоров подающей и обратной линии в точке присоединения потребителя (например, величина ДН у абонента D) был равен или несколько превышал потерю напора в абонентской системе, включая оборудование ввода. Если это условие не удовлетворяется, то в сети или на абонентских вводах приходится устанавливать насосные подстанции. Это усложняет эксплуатацию, хотя сооружение насосных подстанций в некоторых случаях окупается экономией электроэнергии на перекачку теплоносителя благодаря возможности снижения при этом располагаемого напора на сетевых насосах ТЭЦ.
Уклон пьезометрического графика подающей магистрали выбирается на основании технико-экономических расчетов. Пьезометрическим графиком подающей магистрали может, например, явиться линия PR, если ее уклон соответствует экономической удельной потере напора. Пьезометрический график дает наглядное представление о распределении давлений по сети, что весьма важно при выборе схемы присоединения абонентов.
Особенное значение это имеет для выбора схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети, поскольку допустимое давление в этих установках может изменяться в сравнительно узких пределах.
Пьезометрические графики, приведенные на рис. 1-2, относятся к двухтрубной водяной сети.
На рис. 3 приведены пьезометрические графики однотрубных сетей.
Рис. 3. Пьезометрические графики однотрубных сетей.
а- линии горячего водоснабжения: б - конденсатопровода.
На рис.3,а показан пьезометрический график сети горячего водоснабжения. По этой сети вода подается от станции к абонентам. Пьезометрический график имеет уклон в сторону движения воды. Наверху тонкой линией показана схема сети. Ниже жирной линией показан пьезометрический график.
Н 1 -пьезометрический напор на станции;
Н 2 и Н 3 -пьезометрические напоры в точках 2 и 3 сети;
Н 4 , Н 5 , Н 6 - пьезометрические напоры на абонентских вводах.
Пьезометрические напоры на абонентских вводах должны превышать высоту абонентских систем.
На рис. 3,б показан пьезометрический график конденсатной сети. По этой сети конденсат откачивается от абонентов на станцию. Наверху тонкой линией показана схема, ниже - жирной линией - пьезометрический график. Пьезометрический график имеет уклон от абонентов к станции. H 1 -пьезометрический напор в конденсатопроводе на станции; Н 2 и Н 3 - пьезометрические напоры в точках 2 и 3 конденсатной линии; Н 4 , Н 5 и Н 6 - пьезометрические напоры в кондансатной линии у абонентов.
Эти напоры создаются конденсатными баками или конденсатными насосами, установленными у абонентов.
Гидравлический расчет тепловых сетей, выполняемый для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится в целях определения потерь давления в трубопроводах тепловой сети от источника теплоты до каждого потребителя при фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.
При гидравлическом расчёте трубопроводов определяют расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление. Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам тепловой сети. Выбирают расчётную магистраль. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до одного из абонентов, причём этот абонент должен быть наиболее удаленным.
В настоящей дипломной работе гидравлический расчёт тепловой сети выполнен на ЭВМ с применением системы электронных таблиц «Excel».
Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:
где Н л - линейные потери напора на участке, м;
Н м - потери напора в местных сопротивлениях, м;
R л - удельное линейное падение напора, кг/м 2 м;
l уч - длинна расчетного участка, м;
а - осреднённый коэффициент местных потерь;
1 экв - эквивалентная длина местных сопротивлений, м;
l np - приведенная длина рассчитываемого участка трубопровода, м;
р - плотность теплоносителя, кг/м 3 ,Удельное падение давления от трения:
где - коэффициент гидравлического трения;
Скорость воды в трубопроводе, м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с 2 ;
р - плотность теплоносителя, кг/м 3 ;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
Коэффициент гидравлического трения при Re < Re пр - рассчитывается по формуле Альтшуля:
где К э - абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимается 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (при проектируемой схеме);
Re - действительный критерий Рейнольдса, Re>>68.
Скорость воды в трубопроводе вычисляется и одного из основных уравнения - уравнения неразрывности
где G сет - расход сетевой воды на участке, кг/сек;
d вн - внутренний диаметр трубопровода, м.
Длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d вн, линейное падение давления, на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, является эквивалентной длиной местных сопротивлений:
Где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.
При нахождении коэффициентов местных сопротивлений нам необходимо знать расположение всех углов поворотов трассы, задвижек и прочей арматуры. За не имением такой информации, в связи с большой протяжённостью теплотрассы, большим количеством объектов теплопотребления гидравлический расчет будет выполнен без учёта местных сопротивлений. Осредненный коэффициент местных потерь a как и было указано принимаем равный 0,1. Весь гидравлический расчёт был выполнен с учётом этого правила.
Приведенная длина участка тепловой сети вычисляется по формуле:
Стабилизацию гидравлического режима, поглощение избыточных напоров на тепловых пунктах при отсутствии автоматических регуляторов производят с помощью постоянных сопротивлений - дроссельных диафрагм.
Дроссельные диафрагмы устанавливают перед системами теплопотребления или обратном трубопроводе или на обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.
Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяют по формуле:
где G - расчетный расход воды через дроссельную диафрагму, т/ч;
Н - напор, дросселируемой диафрагмой, м.
Дросселируемый в диафрагме напор находят как разность между располагаемым напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприемником и гидравлическим сопротивлением системы (с учетом сопротивления установленных в ней дроссельных устройств) или сопротивлением теплообменника. При расчетном диаметре диафрагмы менее 2,5 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливая их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопровода) либо на подающем и обратном трубопроводах. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельные диафрагмы с диаметром отверстия менее 2,5 мм. Дроссельные диафрагмы, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы.
Расчеты производилось с помощью электронных таблиц Excel для Windows.
К гидравлическому режиму данной тепловой сети предъявляются следующие требования:
а) напор в обратном трубопроводе должен обеспечивать залив верхних приборов систем отопления и не превышать допустимое рабочее давление в местных системах. В системах отопления рассчитываемых зданий установлены чугунные секционные радиаторы с допустимым рабочим давлением 60 м.вод.ст.;
б) давление воды во всасывающих патрубках сетевых и подпиточных насосов не должно превышать допустимого по условиям прочности конструкции насосов и быть не ниже 0,5 кгс/см 2 ;
в) давление воды в обратных трубопроводах тепловой сети во избежании подсоса воздуха должно быть не менее 0,5 кгс/см 2 ;
г) давление в подающем трубопроводе при работе сетевых насосов должно быть таким, чтобы не происходило кипение воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника тепла и в приборах систем теплопотребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям, при этом давление в оборудовании источника тепла и тепловой сети не должно превышать допустимых пределов их прочности;
д) статическое давление в системе теплоснабжения должно быть таким, чтобы в трубопроводах в случае остановки сетевых насосов, обеспечило залив верхних отопительных приборов в зданиях и не разрушило нижние приборы.
е) перепад давлений на тепловых пунктах потребителей должен быть не меньше гидравлического сопротивления систем теплопотребления, с учетом потерь давления в дроссельных диафрагмах и в соплах элеваторов;
Исходя из этих требований, минимальное положение линии статического пьезометра должно быть на 3-5 метров выше наиболее высоко расположенных приборов, а максимальное значение не превышать 80 м.
Для учета взаимного влияния рельефа местности, высоты абонентских систем, потерь давления в тепловых сетях и ряда требований в процессе разработки гидравлического режима тепловой сети необходимо строить пьезометрический график. На пьезометрическом графике величины гидравлического потенциала выражены в единицах напора.
Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно рельефа местности, на которой она расположена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси графика напоры. Линии напоров в сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов.
Пьезометрический график
Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси - напоры. Пьезометрический график строят следующим образом:
1) принимая за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий;
2) наносят линию, определяющую статический напор в системе (статический режим). Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети;
3) наносят линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. Высоту расположения линии напоров на графике выбирают с учетом вышеприведенных требований к гидравлическому режиму. При неровном профиле трассы не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнения верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимые давления. В этих случаях выбирают режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельные системы, залив которых не будет обеспечен вследствие низкого расположения.
Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса);
4) наносят линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистрали.
Из пьезометрического графика видно, что статический напор на вводах из котельной составляет ДН=20 м.в.ст.
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
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.
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором нанесены рельеф местности и высота присоединенных зданий, напор в сети в любой точке сети и абонентских системах. На рис.10 приведен пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения.
Построение пьезометрического графика производится следующим образом (рис.10).
Рис. 10. Пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети (а) и схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети (б):
I – зависимая с элеватором; II – зависимая с элеватором и регулятором давления на обратной линии; III – зависимая со смесительным насосом (насосом на перемычке); IV – независимая; 1 – воздушный кран; 2 – расширитель; 3 –нагревательный прибор; 4-РДДС – регулятор давления «до себя»; 5 – водо-водяной подогреватель; 6 – насос; 7 – элеватор
1. Строят систему координат, где по оси ОХ откладывают длину магистрального участка, а по оси ОУ – падение напора (100.. .120 м).
2. За начало координат принимают ось сетевых насосов. Наносят профиль местности вдоль магистрали.
3. На профиле наносят в масштабе высоты присоединенных зданий.
4. Проводят линию статического напора выше самого высокого здания на 5 м. (линия S–S).
5. Предварительно давление на всасывающей стороне сетевых насосов принимают 10–15 м и наносят горизонтальную линию А–0.
6. От т.А откладывают по оси абсцисс длины расчетных участков с нарастающим итогом, а по оси ординат потери напора по данным гидравлического расчета (ΔН ).
7. Полученная линия А–Б является пьезометрической линией обратной магистрали.
8. От т. Б вверх откладывают потери давления на элеватор в абонентских установках последнего потребителя: ΔН э =15м, согласно СНиП Тепловые сети; получают т. Б 1 . Если присоединение производится без элеватора, то есть температура воды в подающей магистрали 95 °С, тогда вверх откладывают 4 м для получения т.Б 1 4м – это потери напора в местной системе отопления с учетом необходимого запаса (обычно потери напора в местной системе отопления равны 1–2 м вод.ст или 10–20 кПа);
9. Строят пьезометрическую линию падающей магистрали, которая является зеркальным отображением пьезометрической линии обратной магистрали. Получают линию А 1 –Б 1 .
10. От точки А 1 откладывают вверх потери давления в бойлерной ТЭЦ или котельной, НБ = 10–20 м.
11. Ответвления наносят на профиле местности. Присоединение потребителей, расположенных на ответвлениях, к тепловым сетям показывают в месте подключения к магистрали.
12. Построенный таким образом пьезометрический график позволяет легко установить давление в любой точке подающего и обратного трубопроводов.
Давление в любой точке трубопроводов тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией давления (в подающем или обратном трубопроводе).
Располагаемый напор в каждой точке равен разности давлений в
прямой и обратной магистрали.
Необходимо отметить, что при непосредственном присоединении местных систем обратный трубопровод тепловой сети гидравлически соединен с местной системой. Поэтому давление в обратном трубопроводе целиком передается местной системе и наоборот.
При первоначальном построении пьезометрического графика давление на всасывающей стороне сетевых насосов было принято произвольно.
Перемещение пьезометрического графика параллельно себе позволяет принять любые давления на всасывающей стороне сетевых насосов и соответственно в местных системах.
При выборе положения пьезометрического графика необходимо учитывать следующее:
1 .Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью водоподогревательных установок. Предельно допустимые напоры для стальных водогрейных котлов 250 м, чугунных – 60 м, подогревателей –100 м, калориферов – 80 м.
2. Давление в любой точке обратной магистрали не должно быть выше допускаемого рабочего давления в местных системах: 60 м.
При определении схемы присоединения потребителей к тепловым сетям проверяют:
1. Линия подающей магистрали должна быть выше здания и не больше, чем 60–100 м и не ниже 10–40 м по условию невскипания.
2. Линия обратной магистрали должна быть выше здания на 5–10 м и не больше 60 м.
3. Статический напор был меньше 60 м.
4. Располагаемый напор был больше или равен 1,5 м для присоединения элеватора.
Если эти условия выполняются, то потребитель может быть присоединен по зависимой непосредственной схеме к тепловой сети с использованием элеватора.
Если 1 условие не выполняется, то используется схема присоединения независимая, через теплообменник.
Если условие 2 не выполняется:
– гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше высоты здания – необходимо установить регулятор давления «до себя»;
– напор в обратной магистрали более 60 м – используется независимая схема присоединения.
Если условие 3 не выполняется, то есть статический напор более 60 м – используется независимая схема присоединения.
Если условие 4 не выполняется, то есть располагаемый напор в сети менее 15 м для использования элеватора – можно применять зависимую схему присоединения с насосом на перемычке.
3. Давление в обратном трубопроводе должно обеспечивать залив верхних приборов систем отопления, то есть линия давления в обратной магистрали должна быть выше зданий.
4. Давление в обратной магистрали во избежание образования вакуума не должно быть ниже 5–10 мм вод.ст.
5. Давление на всасывающей стороне сетевого насоса не должно быть ниже линии 5 м вод ст.
6. Из условия невскипания воды при ее расчетной температуре минимально допустимый пьезометрический напор в подающей линии тепловой сети должен составлять для 150 0 С – 40 м, 130 0 С –20 м, 120 0 С –10 м.
7. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше расчетной потери напора, а абонентском вводе при расчетном пропуске теплоносителя.
8. Статическое давление не должно превышать 60 м вод.ст. из условия прочности чугунных радиаторов. Понижение статического давления в тепловых схемах может быть осуществлено путем автоматического отключения сети от высоких зданий.
9. Пьезометрические напоры на абонентских вводах, то есть в подающей магистрали, должны превышать высоту абонентских установок горячего водоснабжения.
После построения пьезометрического графика необходимо определить:
1. потери напора сетевых насосов;
2. способ подключения потребителей к тепловым сетям.