Определение оптимальных потерь давления

С увеличением скорости воды и потерь давления в трубопроводах уменьшаются их диаметры, что приводит к удешевлению тепловых сетей и снижению тепловых потерь в окружающую среду. Однако, при этом возрастают расход и стоимость электроэнергии на перекачку теплоносителя. Оптимальным является такое значение удельных потерь давления на трение Rопт, при котором приведенные затраты на тепловые сети, тепловые потери и электроэнергию окажутся минимальными. Воспользовавшись формулами, приведенными в [4, с.206] получаем следующее приближенное выражение для определения Rопт, Па/м, в главной магистрали тепловой сети.

R = (17 002 300)/,.

где Gсет — расчетный часовой расход воды на начальном участке сети, т/ч.

ПОДБОР СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ

Сетевые насосы служат для перекачки (циркуляции) теплоносителя в водяных тепловых сетях. Для подбора насосов необходимо знать их производительность G в м3/ч и необходимую величину напора H в метрах водяного столба (м). Общая производительность сетевых насосов в котельной принимается равной расчетному расходу воды на головном участке сети, который определен в предыдущем разделе, т. е. Gс. н=Gсет. Требуемый напор сетевых насосов Hтреб, м, принимается равным сумме потерь давления в установках источника теплоты Pист, в подающем Pп и обратном Pо трубопроводах главной магистрали (по трассе от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя) и в системе теплопотребления наиболее удаленного абонента pаб.

Hтреб = 0,1(Pист+Pп.опт+Pаб+Pо.опт) Потери давления на источнике теплоты обычно составляют pист= 200…250 кПа.

Оптимальные потери давления в тепловой сети определяются из выражения.

Pп.опт=Pо.опт=RоптL (1+),.

где L — длина главной магистрали (расстояние по трассе от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя), м;

— коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях, который можно принять для главной магистрали равным =0,4.

Потери давления у потребителей в городе Pаб, кПа, при элеваторном присоединении систем отопления разные и определяются по формулам:

для микрорайона № 1.

Pаб=Pарм+P.рег+Pпгв+Pэл ,.

для микрорайонов № 2, 3.

Pаб=Pарм+P.рег+Pпгв+Pэл+Pкв.с ,.

для предприятия.

Pаб=Pарм+Pэл+Pкв.с ,.

где Pарм — потери давления в арматуре и грязевиках, Pарм =10 кПа;

Pрег — потери давления в регуляторах давления и температуры, обычно принимается Pрег = 25…30 кПа;

Pпгв — потери давления в подогревателях горячего водоснабжения, которые зависят от схемы присоединения к тепловым сетям, Pпгв = 20…40 кПа;

Pэл — необходимое давление перед элеватором, которое определяется по формуле (10.3);

Pкв.с — потери давления в квартальных тепловых сетях микрорайона или предприятия, т.к. расчет не проводился, то можно принять Pкв. с = 100 кПа.

При определении требуемого напора сетевого насоса следует принять в расчет большее из полученных значений pаб.

По найденным величинам Gс. н и Hтреб подбираются сетевые насосы с ближайшими паспортными значениями G и H. В качестве сетевых насосов в котельной обычно используются насосы типа СЭ, Д, СД технические характеристики которых приведены в [6, с.18]. Количество сетевых насосов должно приниматься не менее двух, один из которых является резервным. При пяти рабочих сетевых насосах в одной группе допускается резервный насос не устанавливать. Для обеспечения более гибкой и маневренной работы целесообразно устанавливать 2…4 рабочих насоса. После подбора типоразмера насоса выписывается его полная техническая характеристика (марка, диаметр рабочего колеса, частота вращения, мощность и и т. п.). По графику характеристики насоса H = f (G) [6, с.61] в зависимости от фактической производительности Gс. н определяются и записываются фактические значения напора Hс. н=Hфакт, к.п.д. и потребляемой мощности. С учетом характеристики насоса определяются располагаемые потери давления, кПа, в тепловой сети.

Pрасп= 10Hс. н — Pист.

Пьезометрический график сети от котельной до наиболее удаленного потребителя (УТ5) строится по известным значениям Hс. н, Hист, Hп, Hаб, Hо после подбора сетевого насоса и выполнения гидравлического расчета сети.

Требования к пьезометрическим графикам и правила их построения приведены в [2, с.209…215; 4, с.175…179]. График строится в следующей последовательности:

• 1. Наносятся оси координат в выбранном масштабе. Горизонтальный масштаб принимается 1:25 000 или 1:20 000, вертикальный — 1:1000.
• 2. Строится продольный профиль земли по трассе главной магистрали по абсолютным отметкам трех точек: начальной точки у котельной, отметка которой принимается равной 0, точки присоединения к магистрали квартальной сети микрорайона № 1 и конечного потребителя (УТ5), отметки которых принимаются по заданию. На профиле наносятся высоты зданий у конечного потребителя и в точке ответвления квартальной сети. Высоту зданий принять 9 этажей (27 м).
• 3. Откладывается отметка обратного пьезометра на ТЭЦ, равная напору во всасывающем патрубке сетевого насоса Hвс, которую первоначально можно принять Hвс=5…15 м.
• 4. От точки Hвс откладывается вверх фактический напор сетевого насоса Hсн, а затем по известным значениям Hист, Hп, Hаб, Hо наносятся тонкие линии напоров Hист, Hп, Hаб, Hо. Потери давления в подающих и обратных трубопроводах по участкам тепловой сети принимаются из гидравлического расчета и откладываются на графике в м водяного столба.
• 5. Производится анализ соблюдения всех требований к гидравлическому режиму. Напор в обратном трубопроводе должен обеспечивать залив верхних приборов систем отопления и не превышать допускаемое рабочее давление в местных системах (для чугунных радиаторов 60 м). Напор в любой точке подающего трубопровода Hп должен быть выше давления вскипания при максимальной температуре теплоносителя (при 1=150°C Hп 40 м, при =160°C Hп 54 м, при =170°C Hп 72 м). В случае необходимости производится перемещение пьезометрического графика параллельно вверх или вниз, пока в сети не будут выполняться все требования к гидравлическому режиму. При этом на графике изменится величина напора во всасывающем патрубке сетевого насоса Hвс.
• 6. Проводится горизонтальная линия статического пьезометра Hст таким образом, чтобы давление в трубопроводах в случае остановки сетевых насосов обеспечило залив верхних отопительных приборов в зданиях и не разрушило нижние приборы. Исходя из этих требований, минимальное положение Hст должно быть на 3…5 м выше наиболее высоко расположенных приборов, а максимальное значение Hст не превышать 60 м.
• 7. Затем на график наносятся рельеф земли, здания и линии потерь напора для наиболее протяженного ответвления тепловой сети микрорайона № 1.

На пьезометрическом графике главной магистрали необходимо показать напоры сетевого и подпиточного насосов, а также отметки подающих и обратных пьезометров в котельной, в точке присоединения квартальной сети микрорайона № 1 и у конечного потребителя УТ5. Пример оформления графика показан в приложении Е методических указаний.

После построения пьезометрического графика производится подбор подпиточных насосов, служащих для восполнения утечек и разбора воды из тепловой сети. Количество подпиточных насосов в закрытых системах теплоснабжения принимается не менее двух один из которых является резервным. В качестве подпиточных обычно используются консольные насосы типа К, техническая характеристика которых приведена в [6, с.65].

Требуемый напор подпиточного насоса Hппн в курсовом проекте можно принять равным разности отметок линии статического пьезометра и уровня земли на котельной, которые берутся с пьезометрического графика.

Производительность подпиточных насосов Gппн, м3/ч, в закрытых системах теплоснабжения принимается равной расходу воды на компенсацию утечки Gут из тепловой сети.

Величина утечки воды из тепловых сетей (за исключением транзитных магистралей) принимается равной 0,75% объема воды V в трубопроводах тепловых сетей и в местных системах теплопотребления [2, с.4].

Суммарный удельный объем воды в системе теплоснабжения допускается ориентировочно принимать на 1 ГДж/ч суммарного расчетного расхода теплоты для жилых районов Vуд= 12 м³, для промышленных предприятий Vуд= 7 м³. В зависимости от расчетного расхода теплоты Qр на теплоснабжение города и предприятия величину утечки воды из сети в м3/ч можно определить по формуле.

Gут = 0,0075 Vуд Qр.

По найденным значениям Gппн и Hппн подбираются подпиточные насосы с ближайшими паспортными данными G и H, выписывается их полная техническая характеристика.