Гідравлічна стійкість.

Метою розрахунку гідравлічного режиму є забезпечення споживачів теплотою у відповідності з графіком теплоспоживання. Вибір діаметрів ТМ потрібно виконувати з умови забезпечення наявного тиску біля кожного споживача при змінних режимах роботи ТМ. Якщо на абонентських вводах встановлені регулятори витрати тиску та температури, то метою розрахунку є забезпечення наявного тиску не менше за потрібний для роботи обладнання.

Якщо тиск більший за потрібний, то він дроселюється в регуляторах. Якщо наявний тиск менший за потрібний регулятори повністю відкриваються та перетворюються в звичайні опори, а розподілення теплоносія відбувається в залежності від гідравлічного опору абонента.

Якщо система теплопостачання неавтоматизована, тобто не має регуляторів, розподілення теплоносія здійснюється у відповідності з гідравлічними опорами абонентів.

Гідравлічна стійкість ТМ характеризується відношенням розрахункової витрати

теплоносія до максимальної:

У= ( 11.7. )

В реальних умовах експлуатації при відключенні одного споживача в неавтоматизованій ТМ витрата води в системі зменшується, а напір мережних насосів залишається постійним. Внаслідок зменшення витрати, зменшуються тиски в ТМ та зростає наявний тиск на абонентських вводах, тобто відбувається розрегулювання.

Рис.11.4. До розрахунку гідравлічного режиму.

1 – розрахунковий режим;

2 – режим при відключенні споживача №2.

Характеристика опору (S) залежить від розміру трубопроводу, тобто діаметра та довжини, еквівалентної довжини місцевих опорів, коефіцієнт шорсткості трубопроводу та густини теплоносія і не залежить від витрати.

У= ( 11.8. )

Щоб збільшити гідравлічну стійкість системи теплопостачання потрібно зменшувати втрати тиску в ТМ та збільшувати наявний напір на абонентах (тобто збільшувати гідравлічний опір абонентів), відповідно потрібно збільшувати діаметри ТМ та зменшувати діаметри абонентських вводів, або встановлювати на абонентських вводах шайби та діафрагми. Можливо також збільшувати напір мережних насосів для підвищення гідравлічної стійкості. Тобто підвищення гідравлічної стійкості потребує додаткових капіталовкладень в ТМ та мережні насоси, а також збільшення затрат на електроенергію. В ідеальному випадку при наявності регуляторів на кожному абонентському вводі гідравлічна стійкість У=1. Підвищення гідравлічної стійкості дозволяє зменшити витрату води та збільшити надійність забезпечення споживачів у відповідності з їх теплоспоживанням. В відкритих системах теплопостачання гідравлічні режими значно складніші ніж в закритих.

Теплова ізоляція.

Ефективність системи теплопостачання залежить від теплової ізоляції трубопроводів та обладнання. Не залежно від температури теплоносія потрібно наносити теплову ізоляцію на трубопроводи теплових мереж арматуру та обладнання.

Метою нанесення ізоляції є зменшення тепловтрат та забезпечення потрібної температури на поверхні ізоляції.

Температура на поверхні ізоляції трубопроводів, які знаходяться в приміщенні не повинна бути більш ніж 45 , якщо розрахункова температура теплоносія більш за 100 та не більш ніж 35 на поверхні ізоляції, якщо t < 100 .

При прокладанні ТМ в прохідних каналах максимальна температура на поверхні ізоляції 60 . Теплова ізоляція призначена також для зменшення зовнішньої корозії трубопроводів, тому вона не повинна містити хімічно-активних речовин, які викликають корозію металу. Коефіцієнт теплопровідності ізоляції не повинен бути більш ніж 0,07Вт/м ( 0,07Вт/м ) з врахуванням залежності від t.

Теплова ізоляція повинна мати мале водопоглинання та гідрофобність (водовідштовхування). Внаслідок намокання ізоляції коефіцієнт теплопровідності зростає в 3-4 рази та відповідно зростають тепловтрати.

Ефективність теплової ізоляції характеризується коефіцієнтом корисної дії ізоляції:

, ( 12.1. )

де - тепловтрати неізольованого трубопроводу;

- тепловтрати ізольованого трубопроводу.

Ізоляція є ефективною, якщо коефіцієнт ефективності 85 - 95%.

Теплова ізоляція складається з:

1.Антикорозійного шару.

2.Теплоізоляційного шару.

3.Захисного шару.

Перед нанесенням антикорозійного шару здійснюється зачистка поверхні трубопроводу та його знежирювання. Антикорозійний шар наноситься з матеріалів на бітумній основі.

Метою нанесення захисного шару є захист теплової ізоляції від впливу навколишнього середовища. Матеріал захисного шару залежить від способу прокладання трубопроводів.

Метою розрахунку теплової ізоляції є визначення:

1.Тепловтрат при відомій конструкції теплової ізоляції.

2.Вибір товщини ізоляції при відомих значеннях нормативних втрат теплоти.

3.Визначення товщини ізоляції при відомій температурі на поверхні ізоляції.

4.Визначення температури на поверхні ізоляції та між шарами ізоляції при відомій конструкції ізоляції.

5.Визначення зменшення температури теплоносія по довжині трубопроводу.

6.Визначення кількості конденсату який утворюється при транспортуванні насиченої пари.

За розрахункову температури навколишнього середовища при розрахунках приймають:

1) при роботі трубопроводів протягом опалювального періоду – середню температуру навколишнього середовища за опалювальний період;

2) при цілорічній роботі системи теплопостачання – середньорічну температури навколишнього середовища (повітря при надземному прокладанні та гранта при підземному).

На надійність системи та ізоляції впливає періодичність та тривалість їх роботи. Якщо ТМ працюють протягом року, то теплова ізоляція знаходиться в сухому стані, що зменшує зовнішню корозію трубопроводів.

Термічний опір теплової ізоляції трубопроводів який прокладено в каналі складається:

Рис.12.1. До розрахунку термічних опорів.

( 12.2. )

- термічний опір теплопередачі від води до стінки трубопроводу ( - не враховуємо);

- термічний опір теплопровідності стінки сталевого трубопроводу;

- термічний опір антикорозійного шару;

- термічний опір теплоізоляційного шару;

- термічний опір захисного шару;

- термічний опір конвективного теплообміну на поверхні захисного шару;

- термічний опір на поверхні каналу;

- термічний опір залізобетонного каналу;

- термічний опір грунта.

Термічний опір плоскої та циліндричної стінки:

; ( 12.3. )

; ( 12.4. )

де - термічний опір циліндричної поверхні;

- зовнішній діаметр шару;

- внутрішній діаметр шару.

Термічний опір конвекції на циліндричній поверхні визначається за формулою:

, ( 12.5. )

де - коефіцієнт тепловіддачі на поверхні ізоляції;

- діаметр.

Термічний опір залізобетонного каналу:

, ( 12.6. )

де - еквівалентний зовнішній діаметр каналу;

- еквівалентний внутрішній діаметр каналу.

Термічний опір грунта залежить від заглиблення ТМ, тобто - враховується вплив температури зовнішнього повітря, тобто конвективний теплообмін на поверхні землі.

При - не враховується.

При прокладанні двох трубопроводів в одному каналі потрібно враховувати їх взаємний вплив, що здійснюється шляхом визначення температури повітря в каналі.

, ( 12.7. )

де та - середньорічні температури теплоносія в подавальному та зворотному трубопроводах;

- середньорічна температура гранта;

; - термічний опір теплоізоляційного шару та конвективного теплообміну на поверхні подавального та зворотного трубопроводу;

- термічний опір грунта каналу та конвективного теплообміну на внутрішній поверхні каналу.

Тепловтрати від подавального та зворотного трубопроводу визначаються за формулою:

( 12.8. )

- це середньорічна температура в подавальному або зворотному трубопроводі;

- температура в каналі;

- коефіцієнт враховуючий втрати теплоти в місцевих опорах ( =0,2);

- термічний опір ( або ) ізоляції та на її поверхні.

Значення тепловтрат порівнюють з нормативними тепловтратами. Цей розрахунок потрібно доповнювати визначенням ефективності ізоляції (85-95%).

Визначення температури на поверхні ізоляції принадземномупрокладанні та при прокладанні трубопроводів в приміщенні.

Для наземного прокладеного трубопроводу:

( 12.9. )

Рис.12.2. Визначення тепловтрат.

, ( 12.10. )

,

( 12.11. )

,

де - температура теплоносія; - температура на поверхні ізоляції;

- температура навколишнього середовища;

- термічний опір ізоляційної конструкції;

- термічний опір конвективного теплообміну на поверхні ізоляції.

( 12.12. )