Теплоснабжение

Расчёт ведётся для любого участка тепловой сети. Выберем 5 участок. Выберем вид тепловой изоляции — маты из минеральной ваты на синтетическом связующем. Коэффициент теплопроводности определяется по формуле

Вт/(м °С)где tm — средняя температура изоляционного слоя, °С, определяется по формуле:°Cгде tw =90/50 — среднегодовая температура сетевой воды, °С, табл. 2.26 [1]. Трубопровод расположен в непроходном канале. Толщина теплоизоляционного слоя предварительно принимается для подающего и обратного трубопровода по табл. 2.27 [1]. При наружном диаметре 325 мм предельная толщина слоя 120 мм. При подземной прокладке теплосетей в непроходных каналах выбираются габариты канала. Минимальные расстояния от поверхности теплоизоляции трубопроводов до внутренних стенок канала принимаются по табл. 2.28 [1]. Расстояния от поверхности теплоизоляционной конструкции трубопровода в свету, при условном проходе 300−350 мм: до стенки канала 70 мм, до поверхности теплоизоляционной конструкции смежного трубопровода 160 мм, до перекрытия канала 70 мм, до дна канала 150 мм. Принимаем лотковые каналы. Подбираем тип канала по таблице 2.29 [1]. При предварительных расчетах получилось

А=1430 мм, В=785 мм, выбираем канал КЛс 150−90. Внутренние размеры: А=1500 мм, В=900 мм. Наружные размеры: А=1740 мм, В=1070 мм. Тепловые потери трубопроводами определяются по формуле где K =1,15- коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, обусловленных наличием в них крепёжных деталей и опор (таблица 2.30 [1]). − суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока:

где − термическое сопротивление изоляции: где D — наружный диаметр трубы с учётом изоляции, м; Dн — наружный диаметр трубопровода без изоляции, м. − термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции к воздуху канала: где α − коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающую среду канала, принимается равным 11 Вт/м2°С. − термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха канала к его внутренней поверхности:

где d − эквивалентный диаметр внутреннего контура канала:

где F — площадь канала, м2; P − периметр канала, м. − термическое сопротивление стенок канала: где λ − теплопроводность железобетонного канала, принять равной 2,04 Вт/(м °С); − эквивалентный диаметр наружного контура канала с учётом толщины канала по табл. 2.29 [1]. — термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности канала к грунту:

где λгр − теплопроводность грунта (принять песок λгр = 1,11 Вт/(м°С)).h − расстояние от поверхности земли до оси канала, принять равной 1,1−1,5 м. − температура воздуха в канале, °С:где =2°С − расчётная температура окружающей среды (при канальной прокладке — температура грунта на глубине заложения оси трубопровода), принять равной (0 ÷ 5)°С.Температура воздуха в канале не превышает 40 °C.Общие теплопотери:

Проверкой правильности расчетов является сравнение расчётных удельных потерь тепла трубопроводами с нормативными, которые принимаются по таблице 2.32 [1]. 8. Продольный профиль тепловой сети. По выбранной в плане трассы тепловой сети строится продольный профиль. Продольный профиль разрабатывается для увязки взаимного положения трубопроводов или каналов тепловой сети с другими инженерными коммуникациями и сооружениями; по нему можно оценить объёмы земляных и строительных работ. Продольный профиль разрабатывается для магистрального участка тепловой сети, проложенного на территории жилого района, в масштабах: горизонтальном 1:2000, вертикальном 1:

100.В данном проекте продольный профиль построим для участков 2,3,4,5 главной магистрали, т. к. на данных участках одинаковый размер лотковых каналов, который рассчитан в п. 6. При построении продольного профиля тепловых сетей должны учитываться наименьшие допустимые расстояния по вертикали (в свету) от наружной поверхности каналов до пересекаемых сооружений и инженерных сетей [2, Приложение Б]. Заглубление тепловых сетей от поверхности земли должно приниматься не менее [2, Приложение Б, таблица Б.1, примеч.

1 ÷ 4]: ● до верха перекрытия каналов 0,5 м; ● до верха перекрытия камер 0,3 м; Указания по расчёту уклона на участке теплотрассы. При подземной канальной прокладке в начале участка, отложив величину заглубления, например минимальную, равную 0,5 м и учитывая толщину плиты перекрытия (таблица 2.29), получают отметку потолка канала. Внутренняя высота канала известна из «Теплового расчёта», следовательно, находят отметку пола канала. Аналогично рассчитывают отметки потолка и пола канала в конце участка. Зная величины отметок пола канала в начале и в конце участка, определяют превышение одной отметки над другой. Поделив величину превышения на длину участка, рассчитывают уклон канала, умножив полученную величину на 1000 (промилле — тысячная доля от числа). Уклон должен быть не менее 2‰. В случае, если уклон получился менее 2‰ или на участке ровный рельеф местности, то задаются минимальным i = 0,002 и умножают на длину участка. Зная отметку пола в начале участка, добавляют или отнимают (в зависимости от того, выполняется повышение или понижение трассы) полученную величину превышения, в итоге — определяют отметку пола канала в конце участка.

9. Механический расчет. В данном разделе выполняются расчёты отдельных элементов теплотрассы. В курсовом проекте расчёт осуществляется для одного участка теплотрассы — участок 5. 9.

1. Расчёт труб на прочность

Расчёт стальных труб на прочность. Цель — проверка толщины стенки трубы, s, мм, находящейся под внутренним давлением. Расчёт ведут на рабочее состояние, при котором принимают внутреннее давление теплоносителя равным наибольшему рабочему давлению по пьезометрическому графику, но не менее 1 МПа. Основной нагрузкой является внутреннее давление теплоносителя, дополнительными — нагрузки от собственного веса трубопровода, ветровая нагрузка (при надземной прокладке) и нагрузки, возникающие при компенсации тепловых удлинений. Определение толщины стенки трубы или проверка заданной толщины стенки производится на основную нагрузку. Расчётом труб на дополнительные нагрузки проверяются принятые конструктивные размеры (пролёты между опорами, габариты компенсаторов) по допускаемым эквивалентным напряжениям; определяются компенсационные напряжения при известных пролётах между опорами и заданной толщине стенки трубы; определяются допускаемые пролёты. Толщина стенки трубы, s', находящейся под внутренним давлением, р, определяется в зависимости от типа устанавливаемых компенсаторов по формулам, мм: ● при осевых компенсаторахгде р — рабочее давление среды, 10 кгс/см2; σдоп — допускаемое напряжение от внутреннего давления, кгс/мм2; Dн — наружный диаметр трубы, мм; φ - коэффициент прочности продольного шва, принимаемый: для бесшовных труб — 1; для сварных с продольным швом — 0,8; для сварных со спиральным швом — 0,6; С — прибавка к расчётной толщине стенки трубы, мм. Величина прибавки

С для бесшовных труб обычной точности изготовления с допускаемым минусовым отклонением по толщине стенки трубы 15% принимается равной 0,167s'.Допускаемое напряжение σдопот внутреннего давления принимается равным номинальному допускаемому напряжению σ*доп (табл. 2.9 [1]).Проверка заданной толщины стенки трубы, находящейся под внутренним давлением, должна удовлетворять условию σпр ≤ σдоп, где σпр — приведённое напряжение от внутреннего давления, кгс/мм2. Приведённое напряжение от внутреннего давления в зависимости от типа устанавливаемых компенсаторов определяется по формулам, кгс/мм2:

где s — принятая номинальная толщина стенки трубы, мм (табл. 2.36); sрасч- расчётная толщина стенки трубы, равная (s — С')С' - минусовый допуск на толщину стенки по соответствующему ГОСТу на трубы. Для бесшовных труб обычной прочности изготовления

С'=0,15s;для 9.

2. Выбор габаритов П-образного компенсатора

Величина теплового удлинения трубопровода определяют по формулегде α - коэффициент линейного расширения углеродистых трубных сталей, мм/м°С (табл. 2.37 [1]);l — длина рассматриваемого участка трубопровода, м; t1 — максимальная температура стенки трубы, принимаемая равной максимальной температуре теплоносителя, °С; t2 — минимальная температура стенки трубы, принимаемая равной расчётной температуре наружного воздуха для отопления, °С, (t2 = tо). Расчётное тепловое удлинение с учётом предварительной растяжки в размере 50% составит:

При спинке компенсатора, равной половине вылета компенсатора, т. е при l3 = 0,5 l2 и ∆lрасч = 144,5 мм, по номограмме в [4, С.224] находим вылет компенсатора Н = 4,7 м (значит, В = 2,35 м) и силу упругой деформации Рк = 3 т·с.

9.3. Определение установочной и монтажной длины сальникового компенсатора

Расчётную компенсирующую способность сальниковых компенсаторов принимают меньше указанной в табл. 2.38 [1] на величину Z, которая учитывает возможное смещение неподвижных опор и неточность изготовления. Значение величины Z принимают равной 40−50 мм для односторонних и 100 мм — для двухсторонних компенсаторов. При определении габаритов камер в случае неполного использования компенсирующей способности компенсатора установочную его длину, Lуст, находят по формулегде Lрасч — расчётная компенсирующая способность компенсатора, мм. Монтажная длина сальникового компенсатора Lм определяется с учётом температуры наружного воздуха при монтаже трубопроводов по формуле где tм — температура наружного воздуха, при которой производится монтаж трубопровода, °С, принять tм = +10°С. По табл. 2.38 [1] находим максимальную длину компенсатора

А = 1170 мм и наибольшую его компенсирующую способность lк = 300 мм. Определяем тепловое удлинение участка по формуле Расчётную компенсирующую способность компенсатора Lрасч = 300 − 40 = 260 мм. Установочную длину компенсатора — по формуле

Монтажную длину компенсатора — по формуле9.

4. Определение усилий на опоры

Определение усилий на опоры в тепловых сетях со стальными трубо-проводами 1) Определение горизонтальной осевой нагрузки на неподвижную опору при установке сальниковых и П-образных компенсаторов. На плане тепловой сети выбрать неподвижную опору и вычертить одну из схем расчетного участка (схемы приведены в таблице 2.40). Расчётные длины (L1 и L2) выбираются в зависимости от конфигурации участка. Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в сальниковых компенсаторах и в подвижных опорах, а также сил упругой деформации П-образных компенсаторов и участков самокомпенсации. При определении усилий на неподвижные опоры учитывается схема участка трубопровода, тип подвижных опор и компенсирующих устройств, расстояние между неподвижными опорами и наличие запорной арматуры и ответвлений. Коэффициент трения для скользящих опор µ = 0,3, для катковых — µ = 0,1.В таблице 2.41 [1] приведены наиболее характерные схемы расчётных участков трубопроводов и расчётные формулы. Неравномерность затяжки сальников компенсаторов и работы подвижных опор учитывается коэффициентом 0,3. Для 5 участка определим силу трения в сальниковом компенсаторе по номограмме рис. 2.27 [1]. При 325 рс=3,5 т.с. Осевое усилие на неподвижную опору составит (схема 1 2.41 [1])Н0=0,3· рс=0,3·3,5=1,05 т.с.е

Список литературы

Высоцкая, Н. В. Теплоснабжение [Текст]: учеб. пособие/

Н. В. Высоцкая. — 2-е изд., перераб.

и доп. — Ухта: УГТУ, 2012. — 146 с. СП 124.

13 330.

2012 СНиП 41−02−2003

Тепловые сети. СП 131.

13 330.

2012 СНиП 23−01−99 Строительная климатология. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/А. А. Николаев [и др.], ред. А. А. Николаева. − Курган: Интеграл, 2007. − 360 с. Теплоснабжение: учеб.

для техн. вузов/ А. А. Ионин [и др.]; ред. А. А. Ионина. −

М.: Стройиздат, 1982. − 336 с. Козин, В. Е. Теплоснабжение: учеб.

пособие для вузов/ В. Е. Козин. — М.: Высш. школа, 1980.

− 408 с. ил.