Предварительный расчет

Выбирается расчетная магистраль, т.е. направление от станции до одного из абонентов, которое характеризуется наименьшим удель­ным падением давления. Если падение давления между станцией и любым потребителем одно и то же, то расчетной магистралью являет­ся линия, соединяющая станцию с наиболее удаленным потребителем. Такое положение имеет место в паровой сети при одинаковых давле­ниях пара у всех потребителей, а в двухтрубной водяной сети при одинаковом располагаемом напоре у всех потребителей. В примере приведенном на рис.3 и рис.4 магистральной трассой будет направление 0-1-2, так как располагаемые напоры у абонентов 2 и 3 приняты одинаковыми, а абонент 2 является наиболее удаленным.

Расчет начинается с начального участка расчетной магистрали (0-1). По формуле Б.Я.Шифринсона определяется предварительное значение средней доли местных потерь давления на данном участке:

(5.1)

где: - расход теплоносителя на рассматриваемом участке 0-1, кг/с;

z - постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоноси­теля. Для воды рекомендуется принимать z = 0,03…0,05

Предварительное значение удельного линейного падения давле­ния на участке 0-1, т. е. падение давления на единицу длины трубопровода определяется по формуле:

(5.2)

где: - объемная плотность воды (приложение 10), кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

- потеря напора на всей длине трассы 0-1-2, м. Принимается равной потере напора в подающей линии ;

- длина трубопровода на трассе 0-1-2,м.

Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 0-1

(5.3)

где: - постоянный расчетный коэффициент для определения диаметра трубопровода (приложение II).

Проверочный расчет

Ориентировочное значение диаметра трубопровода округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего диаметра (приложение 13).

С помощью скелетной схемы тепловой сети и профиля трассы (рис.3 и рис.4) определяется количество запорной арматуры, пово­ротов, компенсаторов, переходов диаметров, и наносится на схему (рис. 4). При этом необходимо руководствоваться следующими прави­лами.

На водяных тепловых сетях секционирующие задвижки устанавли­ваются не реже, чем через каждые 1000 м с перемычкой между подаю­щей и обратной линиями, задвижки устанавливаются также на всех ответвлениях и на вводах к крупным потребителям тепла. Число ком­пенсаторов определяется в зависимости от расстояния между неподвижными опорами. Неподвижные опоры предусматриваются на трубопро­водах при всех способах прокладки тепловых сетей. Рекомендуемые расстояния между неподвижными опорами приведены в приложении 14.

Тогда количество компенсаторов установленных на участке 0-1 бу­дет равно:

(5.4)

где: - длина рассматриваемого участка, м;

- расстояние между неподвижными опорами, м.

В тех случаях, когда паропровод проложен совместно с водяными линиями, необходимо расстояние между неподвижными опорами вы­бирать с учетом обоих теплопроводов.

При установке П-образных компенсаторов длина трубопровода на участке 0-1 увеличивается на величину

(5.5)

где: - вылет (плечо) компенсатора, м.

Вылет П - образного компенсатора можно определить по формуле:

(5.6)

где: с_x - коэффициент конфигурации теплопровода, рекомендуется принимать с_х = 0,3;

E - модуль упругости первого рода (приложение 15), МН/м²;

- наружный диаметр трубопровода, м;

- максимальное допустимое напряжение при расчете усилий тепловых удлинений, рекомендуется принимать = 100 МН/м²;

- расчетное тепловое удлинение трубопровода, м.

Расчетное тепловое удлинение трубопровода можно определить по формуле:

(5.7)

где: - коэффициент зависящий от температуры теплоносителя (таблица 4);

- коэффициент линейного расширения материала трубопровода (приложение 15), мм/м.град;

- максимальная температура теплоносителе (принимается для прямой и обратной линией, равной температуре в прямой линии), °С;

- температура окружающей среды, °С.

Температура окружающей среды принимается:

- при надземной прокладке равной среднегодовой температуре наружного воздуха (приложение 6);

- при подземной бесканальной прокладке или в непроходных каналах равной температуре грунта на глубине заложения оси тру­бопровода + 5°С;

- при подземной прокладке в тоннелях или полупроходных ка­налах равной температуре воздуха в канале + 40°С.

Таблица 4 - Коэффициент для расчета теплового удлинения трубопровода

Уточненное значение удельных линейных потерь на участке 0-1 будет равно:

(5.8)

где: - вспомогательный расчетный коэффициент (приложение11);

- расход теплоносителя на данном участке, кг/с.

При выполнении гидравлического расчета величину местных потерь выражают через эквивалентные линейные потери условных участков, имеющих эквивалентную длину l_Э.

Эквивалентную длину всех местных сопротивлений участка 0-2 можно определить по формуле:

(5.9)

где: - вспомогательный расчетный коэффициент (приложение 11);

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;

- коэффициент отдельного местного сопротивления (приложение 17);

п - количество местных сопротивлений на данном участке.

Падение давления на участке 0-1 будет равно:

(5.10)

Потеря напора на участке 0-1

(5.11)

Тогда располагаемый напор в т.1 тепловой сети (см.рис. 5 и рис.7) с учетом потери напора в подающей и обратной линиях будет:

(5.12)

На этом заканчивается расчет участка 0-1

Аналогично рассчитываются все остальные участки расчетной магистрали. Так, например , расчет следующего участка 1-2 начинается с предварительного определения доли местных потерь давления на этом участке:

Участок 1-2

, (5.13)

Далее определяются предварительное значение удельных линейных потерь давления на участке 1-2

(5.14)

где: - длина трубопровода на участке 1-2, м;

- потеря напора на участке 1-2 расчетной магистрали, м.

Потеря напора на участке 1-2 будет равна

= 1/2 ( DН₁ - DН_аб ), м (5.15)

и так далее.

В аналитической последовательности производится также расчет ответвлений. Все расчеты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Сводная таблица гидравлического расчета водяных тепловых сетей

Участок тепловой сети	Расход воды на участке	Длина участка в начале     l,м	Располаг. напор в нач.участка	Предварител. доля мест-ных потерь	Предварител. удельные ли-нейн.потери напора	Предварит.диаметр трубопрова Участка   dв,м
0-1
1-2
1-3

продолжение табл.5

Стандартн. внутрений диаметр трубопровод участка	Кол-во компенса-торов   п к	Длина вылета всех компен-саторов   l к,м	СССумма коэффициетов местных сопротивле-ний	Эквивалент длина всех местных сопротивлений   lэ ,м	Удельные линейные потери напо- ра	Потери напора на участке   ,м

При гидравлических расчетах водяных тепловых сетей удельные потери давления в трубопроводах рекомендуется принимать [8]:

- для участков расчетной магистрали от источника тепла до наиболее удаленного абонента - не более 80 Па/м;

- для ответвлений от расчетной магистрали - по располагае­мому перепаду давления, но не более 300Па/м.

В случае, если действительные удельные потери давления пре­вышают допустимые, то следует принять больший стандартный диаметр трубопровода.

По результатам гидравлического расчета строятся пьезометри­ческий график водяной тепловой сети (см. рис.7)