Расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона г. Кемерово

 

 

8. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

 

Схема трубопроводов магистрали тепловой сети на рис. 6.

Гидравлический расчет по выбору диаметров  труб, определения удельных потерь и скоростей теплоносителя в трубопроводах выполнены по расчетным табл. [6]. Местные сопротивления в трубопроводах заменены эквивалентными длинами [2]. Результаты расчета представлены в табл. 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.1. Регуляторы давления

 

В проекте принцип дихотомии (равенство гидравлических сопротивлений в ветвях одного узла) выполнен с помощью регуляторов давления типа РД 42 – 25 и перепускного клапана типа ПК 2335 с техническими характеристиками.

 

Регулятор перепада давления тип  РД 42 – 25.

 

Применение: регулятор перепада давления для установок центрального теплоснабжения, отопительных систем и промышленных установок. Для заданных значений перепада давления от 0,05 до 10 бар с клапанами с условным диаметром 15 до 250. Условное давление от 16 до 40. Для жидких и газообразных сред до 220ºС, для воздухов и негорючих газов до 80ºС. Клапан открывается при росте перепада давления.

 

Приборы поддерживают заданное значение разности давления. Перепад давления, который необходимо держать постоянным, передается на соединенную с пружиной мембрану привода и ,тем самым, на конус установочного клапана.

 

 

Регуляторы перепада давления имеют  следующие свойства:

• бесшумный, и не требующий значительного техухода и вспомогательной энергии, управляемый средой П – регулятор
• поставляются регуляторы с фиксированными заданным значением и регуляторы, заданное значение которых устанавливается в широком диапазоне
• предназначены для воды, водяного пара и воздуха, а также для других жидкостей, газов и пара, если они не влияют на свойства рабочей мембраны
• корпус клапана по выбору из серого литейного чугуна, чугуна с шаровидным графитом или стального литья
• предусмотрено специальное исполнение для нефтепродуктов.
• все  соприкасающиеся со средой детали без примесей цветных металлов
• односедельный клапан с разгрузкой по давлению с помощью сильфона из нержавеющей стали
• рассчитаны специально для установок теплоснабжения от ТЭЦ

 

Конструкции: регулятор перепада давления предназначен для монтажа в байпассные или короткозамкнутые трубопроводы. С установочным клапаном тип 2422 для Ду от 15 до 250 и приводом тип 2425 с устанавливаемым заданным значением.

 

Перепускной клапан ПК 2335 со вспомогательным управляющим клапаном

 

Применение: регулятор давления для заданных значений от 1 до 28 бар.

Условный диаметр клапана от Ду 125 до Ду 400. Номинальное давление от Ру 16 до Ру 25 бар. Для жидких сред до 150ºС, негорючих газов до 80ºС и пара до 350ºС . Клапан открывается, если давление перед клапаном повышается.

 

Дифференциальное давление на регуляторе служит вспомогательной энергией и  должно для открытия регулятора по крайне мере соответствовать минимальному дифференциальному давлению. Присоединенный вспомогательный клапан, как редуктор давления или перепускной клапан, определяет функции регулятора.

 

Характерные особенности:

• незначительное техобслуживание Р – регулятора, не требуется вспомогательной энергии
• особенно благоприятные качества регулирования при маленьких отклонениях от заданного значения, т.е. высокая точность регулирования благодаря вспомогательному клапану
• удобная установка заданного значения на вспомогательном управляющем клапане
• односедельный проходной клапан с фланцевым присоединением

 

 

Исполнения:

• регулирующий клапан тип 2422 (модифицированный) с мягкоуплотненным конусом и внутренними закрывающими пружинами без сервопривода
• в каждом случае с вспомогательным управляющим клапаном с грязеуловителем и дроссельным вентилем
• корпус клапана из серого чугуна, чугуна с шаровидным графитом или стального литься
• оснащен подходящим для среды вспомогательным управляющим клапаном, стандартное исполнение с перепускным клапаном типа 44 – 7.

 

Монтаж:

• монтаж в горизонтальный трубопровод
• направление потока соответствует стрелке на корпусе
• до Ду 250: монтаж клапана, включая корпус,  – висящий вниз, Ду 300, Ду 400: разгрузочная мембрана – наверх.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Анализ пьезометрического графика

 

На рис. 7. представлен пьезометрический график для 2х трубной системы: ветвь магистральной сети А – К.

Анализ представленного графика  показывает:

1. давление на всасе сетевого насоса 25 м. вод. ст. – исключающее явление кавитации ;
2. общий напор в сети составляет 47,92 м, что исключает разрушение чугунных радиаторов у потребителя, трубопроводов и арматуры в сети, допустимое рабочее давление которых составляет 60 метров;
3. линия обратного трубопровода находится выше расчетных объектов на 5 метров, кроме 12-ти этажного жилого дома. Для данного объекта принимаем закрытую схему горячего водоснабжения и независимую схему отопления с теплообменником;
4. линия статического давления H_стат = 31 м выше линии невскипания воды по напору (при температуре сетевой воды равной 130 ºС она составляет 27 м). [6].

Для выполнения п. 3 приняты и установлены  пластинчатые теплообменники фирмы “Ридан”  расчет которых представлен на стр. 38а и 38б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Подбор сетевого насоса

 

Из пьезометрического  графика напор сетевого насоса составляет

H_с.н. = 48,0 м, общий расход – G_с.н. = 243,55 т/ч (табл. 8).

Из [7] по напору и расходу принимаем к установке 2 сетевых насоса типа 1Д 315-50, один из них рабочий, а другой – резервный.

Насос типа 1Д315-50 - центробежный одноступенчатый насос с рабочим колесом двустороннего входа. Насос типа 1Д 315-50 предназначен для перекачивания воды и сходных с ней по вязкости 36 сСт и химической активности жидкостей, с температурой до +85ºС, содержащих твердые включения до 0,05% по массе, размером до 0,2 мм. Насос типа 1Д315-50 обладает хорошей всасывающей способностью, высоким КПД, и применяется на насосных станциях городского, промышленного и сельского водоснабжения, а также для орошения и осушения полей. Материал проточной части насоса типа 1Д 315-50, как и все насосное оборудование данного типа, выполнен из чугуна. Уплотнение вала насоса типа 1Д 315-50 - сальниковое. Гидравлический затвор сальника обеспечивается посредством подвода жидкости к кольцу сальника по специальным трубопроводам из напорной полости насоса. Электродвигатель в стандартной комплектации насоса мощностью 75 кВт.

Рабочий режим насоса определен  по техническим характеристикам рис. 9.

 

Техническая характеристика сетевой  насоса типа 1Д 315-50.

 

Подача - 315 м³/час 
Напор – 50,0 м 
η = 0,78

N = 39 кВт 
Размер агрегата - 171х60х90 см 
Вес агрегата - 788 кг

Рис. 9. Графическая характеристика насоса типа 1Д 315 – 50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Тепловой расчет теплопроводов

 

В проекте тепловой расчет выполнен для магистральных тепловых сетей надземной прокладки. Тепловая изоляция – пенополиуретан (теплопроводность λ = 0,05 Вт/(м∙ ºС), средняя температура изоляции t_из = 60ºС [8]). Среднегодовая температура окружающей среды t_о = 1,72 ºС [1]. Нормативные теплопотери для трубопровода (табл. 9) [2]. Температура сетевой воды t_т = 130 ºС.

Полное термическое сопротивление  изолированного трубопровода:

.

По нормам [8] предельная толщина изоляции составляет δ_из = 0,18 м. Диаметр изолированного трубопроводапровода:

d_из = d_тр + 2∙ δ_из , м.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции при надземной прокладке:

α_н = 11,6 + 7√W = 11,6 + 7√7 = 30,12 Вт/(м²∙ºС),

где W – скорость движения  воздуха,  м/с. Для г. Кемерово из [8] принимаем равной 7 м/c.

Эффективность  применения  теплоизоляции оценена по критическому диаметру:

Термическое  сопротивление  теплоотдачи  от  наружной  поверхности изоляции в окружающую среду:

Расчетный диаметр изоляции = термического сопротивления для цилиндрического слоя теплоизоляции:

 

откуда получено

Термическое сопротивление по расчетному диаметру:

а толщина изоляции при расчетном термическом сопротивлении:

Принимаемая толщина изоляции по расчетному диаметру изоляции:

Температура на поверхности изоляции при :

 

Температура на поверхности изоляции не должна превышать допустимой величины . [8]

 

Результаты расчетов приведены в табл. 10.

 

Анализ результатов расчета:

 

Результаты теплового расчета  показывают:

1. Расчетная толщина изоляции 0,11 – 0,13 мм меньше 0,18 мм.

2. Температура на поверхности  трубопровода меньше нормируемой  +75ºС.

3. Расчетное термическое сопротивление  1,78 – 3,67 (м∙ºС)/Вт меньше нормируемой 0,019 – 0,031 (м∙ºС)/Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Расчет годовой потребности в топливе

 

Общегодовой расход тепла определен  как сумма расходов по расчетным периодам ∑Q_iП :

;

,

где расход тепла за расчетный период; N_i – продолжительность расчетного периода (рис. 1); Q_i – расчетная мощность потребления тепла в периоде (табл. 3).

Расчетная годовая потребность  в топливе определена по теплоотводности условного топлива:

,

где   теплотворность условного топлива и равная 29,3 МДж/кг;  – КПД сжигаемого топлива на котельной = 0,8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Выбор типа и количества котлов

Выбор типа и количества котлов выполнен по табл. 3.

 

Из табл. 3

Тепловая нагрузка по периодам, МВт
Qmax	Qср	Qлет
18,91	10,25	0,78

 

Для максимальной тепловой нагрузки выбраны 3 котла типа

КВ – Р – 11,63 – 150, один из которых  является пиковым, а другой – резервным. Для летнего режима выбран котел типа "Титан" 0,8 – 95ТР.

 

Технические характеристики водогрейного котла типа КВ – Р – 11,63 – 150

 

Теплопроизводительность номинальная: 11,63 МВТ;

Вид топлива: каменный и бурый уголь;

Давление воды на входе в котел, не более: 1,6 МПа;

Давление воды на выходе из котла, не менее: 1,0 МПа;

Температура на входе: 70ºС;

Температура на выходе: 150ºС;

Гидравлическое сопротивление: 0,25 МПа;

Диапазон регулирования теплопроизводительности  по отношению к номинальной: 30 – 100%;

Расход воды: 123,5 т/ч;

Расход расчетного топлива: 2160 кг/ч;

Температура уходящих газов без  воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 220/186 ºС;

Аэродинамическое сопротивление (суммарное) без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем : 67,0/79,5 кг/м²;

КПД котла, не менее, без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 80,9/84,2%.

 

Технические характеристики водогрейного котла типа "Титан" 0,8 – 95ТР

 

Теплопроизводительность номинальная: 0,8 МВТ;

Вид топлива: каменный и бурый уголь;

Давление воды на выходе из котла, не более: 0,6 МПа;

Температура на входе: 70ºС;

Температура на выходе: 95ºС;

Гидравлическое сопротивление: 0,1 МПа;

Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной: 50 – 100%;

Расход воды: 28 т/ч;

Расход условного топлива:  120 кг/ч;

Температура уходящих газов (расчетная): 230 ºС;

КПД котла (расчетный): 80%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спец. часть

Перечень работ выполняемых  при установлении места аварии на трубопроводе в тепловых сетях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) происходит круглосуточное управление тепловой сети и его оборудования. Наблюдение за текущим состоянием осуществляется при помощи мненосхемы, на которой отображается текущее состояние оборудования, его показатели и работоспособность.

Наблюдением и регулированием занимается диспетчер, который отвечает за выполнение выбранного режима работы теплосети.

В случае аварии на тепловых сетях  датчики, стоящие на регуляторах расхода и давления, посылают сигналы на мнемосхему о падении давления в нейтральной точке и увеличении расхода подпиточной воды. Диспетчер теплосетей по уже готовому плану действий , который включает в себя: