Назначение пьезометрического графика. Построение пьезометрического графика
На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.
График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.
Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.
Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.
К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.
Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.
Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети
| Изм. |
| Лист. |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист. |
| ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ |
Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.
Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.
Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.
График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.
При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.
Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует
| Изм. |
| Лист. |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист. |
| ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ |
Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку Н С =Н H -Н 0 , потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку Н Т. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку Н ит =Н с - .
Методика построения графика:
1) Строится магистраль, условно ее отметка совпадает с отметкой земли;
2) На профиле трассы в принятом масштабе вычерчиваются высоты присоединения зданий;
3) Строится линия статического напора, из условий заполнения водой отопительных установок и создания в их верхних точках избыточного давления (запас напора 5 м выше самого высокого здания);
4) Пьезометрическое давление в обратном трубопроводе тепловой сети не должно быть меньше 5 м в. ст. во избежание образования вакуума и подсоса воздуха.
График выполняется на миллиметровке формата 297 х 420. Для построения применять следующие масштабы:
Горизонтальный – 1:1000, 1:500; вертикальный – 1см – 5м.
Определить располагаемый напор для каждой УТ (тепловой камеры):
Нрасп. = Нподающ.тр. – Нобратн.тр.
Подбор тепловой изоляции
Тепловая изоляция подвергается непосредственному воздействию наружных температур, влажности воздуха, давлению. В неблагоприятных условиях находится тепловая изоляция при подземной канальной прокладке и особенно при безканальной.
Назначение тепловой изоляции
Уменьшение потерь тепла в окружающую среду;
Получение определенной температуры на изолируемой поверхности;
Предохранение от внешней коррозии;
Тепловая изоляция применяется при всех видах прокладки тепловых сетей независимо от способа прокладки и температуры теплоносителя.
Таблица 4 – Подбор тепловой изоляции
Коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м;
Длина рассматриваемого участка, м;
Максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуры теплоносителя, ºС (
)
Максимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчётной температуры наружного воздуха для отопления (t 2 = t 0)
Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отоплении теплового удлинения.
На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора или самокомпенсации.
При расстановке по трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:
Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопроводы;
При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допустимых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.
Расчёт трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими
параметрами (П – образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающее компенсационное напряжение труб ГОСТ 1074 – 01, которое можно принять:
Для П – образных компенсаторов, при Т ≤ 150 ºС, G доп – 11 кг/мм 2
Для расчёта участков самокомпенсации при Т ≤ 150 ºС, G доп – 8 кг/мм 2
Расчётный участок
Диаметр труб d у = 133*4
Расстояние между неподвижными опорами, м
Максимальная температура теплоносителя t = 130 ºC
Расчётная температура воздуха t 0 = - 34 ºC
Расчётная схема
Тепловое удлинение определяется по формуле:
(20)
м
ºC t 0 = - 34 ºC
Для увеличения компенсирующей способности П – образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.
223,696 = 111,848 мм
При спинке компенсатора равной половине высоты компенсатора т.е.
В – спинка компенсатора, м;
Н – вылет компенсатора, м
И величина (по монограмме на листах VI.9 VI.12) находим вылет компенсатора Н и силу упругой деформации.
Пьезометрический график разрабатывают для двух режимов. Во - первых, для статического режима, когда в системе теплоснабжения отсутствует циркуляция воды. Считают, что система заполнена водой с температурой 100°С, тем самым исключается необходимость поддержания избыточного давления в теплопроводах во избежание вскипания теплоносителя. Во-вторых, для гидродинамического режима - при наличии циркуляции теплоносителя в системе.
Разработку графика начинают со статического режима. Первоначально изыскивают возможность такого расположения на графике линии полного статического давления, чтобы всех абонентов можно было присоединить к тепловой сети по зависимой схеме. Для этого статическое давление не должно превышать допустимого из условия прочности абонентских установок и должно обеспечивать заполнение водой мест-" ных систем. Наличие общей статической зоны для всей системы теплоснабжения упрощает ее эксплуатацию и повышает ее надежность. Установить единый уровень статического давления удается лишь при спокойном рельефе местности теплоснабжаемого района. При наличии значительной разности геодезических отметок земли установление общей
статической зоны оказывается невозможным по следующим причинам. Наинизшее положение уровня статического давления определяется из условий заполнения водой местных систем и обеспечения в верхних точках систем наиболее высоких зданий, расположенных в зоне наибольших геодезических отметок, избыточного давления не менее 0,05 МПа. Такое давление оказывается недопустимо высоким для зданий, расположенных в той части района, который имеет наиболее низкие геодезические отметки. При таких условиях возникает необходимость разделения системы теплоснабжения на две статические зоны. Одна зона для части теплоснабжаемого района с низкими геодезическими отметками, другая - с высокими.
На рис. 8 9 показаны пьезометрический график и принципиальная схема системы теплоснабжения района, имеющего значительную разность геодезических отметок уровня земли (40 м). Часть района, прилегающая к источнику теплоснабжения, имеет нулевые геодезические отметки, в периферийной части района отметки составляют 40 м. Высота зданий 30 и 45 м. Для возможности заполнения водой систем отопления зданий III я IV, расположенных на отметке 40 м и создания в верхних точках систем избыточного напора в 5 м уровень полного статического напора должен быть расположен на отметке 75 м (линия S2- S2). В этом случае статический напор будет равен 35 м. Однако напор в 75 м недопустим для зданий I и II, расположенных на нулевой отметке Для них допустимое наивысшее положение уровня полного статическогр
Ляторы РДДС (10) и РД2 (9), ДЯ 0 пґ,-напор, срабатываемый на клапане регулятора РДДС
При гидродинамическом режиме, I-IV - абоненты, / - бак подпиточной воды, 2, 3 - подпиточный насос н регулятор подпитки нижней зоны, 4 - предвключенный насос, 5 - теплофикационные пароводяные подогреватели, 6 - сетевой насос, 7 - пиковый водогрейный , 8, 9 - подпиточный насос и регулятор подпитки верхней зоны, 10 - регулятор давления «до себя» РДДС 11 - обратный клапан давления соответствует отметке 60 м. Таким образом, в рассматриваемых условиях установить общую статическую зону для всей системы теплоснабжения нельзя.
Возможным решением является разделение системы теплоснабжения на две зоны с различными уровнями полных статических напоров - на нижнюю с уровнем в 50 м (линия 5] -Si) и верхнюю с уровнем в 75 м (линия S2-S2). При таком решении всех потребителей можно присоединить к системе теплоснабжения по зависимой схеме, так как статические напоры в нижней и верхней зонах находятся в допустимых границах. .
Чтобы при прекращении циркуляции воды в системе уровни статических давлений установились в соответствии с принятыми двумя зрнами, в месте их соединения располагают разделительное устройство (см. рис. 8.9, б). Это устройство защищает тепловую сеть от повышенного давления при остановке циркуляционных насосов, автоматически рассекая ее на две гидравлически независимые зоны: верхнюю и нижнюю.
При остановке циркуляционных насосов падение давления в обратном трубопроводе верхней зоны предотвращает регулятор давления «до себя» РДДС 10, поддерживающий постоянным заданный напор Ярддс в точке отбора импульса. При падении давления он закрывается. Падение давления в подающей линии предотвращает установленный на ней обратный клапан 11, который также закрывается. Таким образом, РДДС и обратный клапан рассекают теплосеть на две зоны. Для подпитки верхней зоны установлены подпиточный насос 8, который забирает воду из"нижней зоны и подает б верхнюю, и регулятор подпитки 9. Напор, развиваемый насосом, равен разности гидростатических напоров верхней и нижней зон. Подпитку нижней зоны оссуществляет подпиточный насос 2 и регулятор подпитки 3.
Регулятор РДДС настроен на напор Ярддс (см. рис. 8.9, а). Ha этот же напор настроен регулятор подпитки РД2.
При гидродинамическом режиме регулятор РДДС поддерживает напор на том же уровне. В начале сети подпиточный насос с регулятором поддерживают напор Hoi. Разность этих напоров тратится на преодоление гидравлических сопротивлений в обратном трубопроводе между разделительным устройством и циркуляционным насосом источника тепла, остальная часть напора срабатывается в дроссельной подстанции на клапане РДДС. На рис. 8.9, а эта часть напора показана величиной АЯрддс. Дроссельная подстанция при гидродинамическом режиме позволяет поддерживать давление в обратной линии верхней зоны не ниже принятого уровня статического давления S2 - S2.
Пьезометрические линии, соответствующие гидродинамическому режиму, показаны на рис. 8.9,а. Наибольшее давление в обратном трубопроводе у потребителя IV составляет 90-40 = 50 м, что допустимо. На пор в обратной линии нижней зоны также находится в допустимых границах.
В подающем трубопроводе максимальный напор после источника тепла равен 160 м, что не превышает допустимого из условия прочности* труб. Минимальный пьезометрический напор в подающем трубопроводе 110 м, что обеспечивает невскипание высокотемпературного теплоносителя, так как при расчетной температуре 150°С минимальное допустимое давление равно 40 м.
Таким образом, разработанный для статического и гидродинамического режимов пьезометрический график обеспечивает возможность присоединения всех абонентов по зависимой схеме.
Другим возможным решением гидростатического режима системы теплоснабжения, показанной на рис. 8.9, является присоединение часта абонентов по независимой схеме. Здесь могут быть два варианта. Первый вариант - установить общий уровень статического давления на от-
метке 50 м (линия Si - Si), а здания, расположенные на верхних геодезических отметках, присоединить по независимой схеме. В этом случае статический напор в водоводяных отопительных подогревателях зданий верхней зоны со стороны греющего теплоносителя составит 50-40= = 10 м, а со стороны нагреваемого теплоносителя определится высотой зданий. Второй вариант - установить общий уровень статического давления на отметке 75 м (линия S2 - Ss) с присоединением зданий верхней зоны по зависимой схеме, а зданий нижней зоны - по независимой. В этом случае статический напор в водоводяных подогревателях со стороны греющего теплоносителя будет равен 75 м, т. е. меньше допустимой величины (100 м).
При спокойном рельефе местности, но большой протяженности тепловых сетей возникает необходимость в установке насосных подкачивающих подстанций на подающей и обратной линиях. Это связано с тем, что допустимые потери давления в подающем и обратном трубопроводах оказываются недостаточными для обеспечения оптимальных гидравлических уклонов, а их увеличение путем установки циркуляционных насосов, развивающих большие напоры, невозможно из условия прочности трубопроводов и . При установке подкачивающих подстанций по трассе тепловой сети увеличивается общий напор насосов, обеспечивающий циркуляцию воды в системе, увеличиваются гидравлические уклоны при неизменном положении верхней и нижней границ напоров в подающем и обратном трубопроводах. Установка подкачивающих подстанций позволяет также увеличить пропускную способность действующей системы теплоснабжения.
|
|
На рис. 8.10 вверху приведен пьезометрический график тепловой сети большой протяженности, а внизу показано расположение источника тепла, трубопроводов и подкачивающих станций. Если при сохранении нагрузки тепловой сети и уклонов пьезометрических линий ограничиться только установкой циркуляционных насосов на станции, тогда они должны развивать напор 140+40 + 40 = 220 м. Максимальный пьезометрический напор в начале сети составит 210 м, что недопустимо из условия прочности трубопроводов. Такой пьезометрический график показан на рис. 8.10 пунктиром. Напор в обратной линии в конце магистрали составляет 100 м, что не позволяет присоединять потребителей по зависимой схеме. Этот напор является предельным при независимом при-
Рис. 8.10. Пьезометрический гра. фик тепловой сети большой протяженности
1 - источник тепла;
2 - место расположения подкачивающих насосов на подающем и обратном теплопроводах; 3 - концевой абонент; S - S - линия полного статического напора; #„, Н Н,
Н п. и н. п
Напоры, развиваемые насосами: сетевым, подпиточным, подкачивающим на подающей линии, подкачивающим на обратной линии;
И3 - высота зданий
соединении. При установке насосных подстанций напор циркуляционного* насоса источника тепла снижается до 140 м, а максимальный напор в начале сети до 130 м, т. е. до допустимого. При этом снижение напора в подающем трубопроводе между источником тепла и насосной подстанцией не вызывает недопустимого снижения напора в концевой части сети. Подкачивающие насосы повышают в этой зоне напор с 80 до 120 м. В результате такого решения напор в подающем трубопроводе изменяется в пределах от 80 до 130 м.
Подстанция на обратной линии снижает давление в концевой части сети между подстанцией и абонентом 3. В этой зоне напор в обратной линии не превышает допустимой величины в 60 м.
Таким образом, в результате установки подкачивающих насосных подстанций на тепловой сети большой протяженности удается выдержать расположение пьезометрических линий как в подающем, так и в обратном трубопроводах в допустимых границах при сохранении экономически обоснованного удельного падения давления.
В случае понижения рельефа местности от источника тепла существенно возрастает давление в обратной линии периферийной зоны района и оно может выйти за допустимые границы. Для снижения давления в этой части обратной линии на ней устанавливают подкачивающую насосную подстанцию. Такой случай показан на рис. 8.11. Если не устанавливать насосной подстанции на обратной линии, тогда напор у концевого абонента 3 будет равен 60 + 30 = 90 м, что не позволит осуществить зависимое присоединение. Пьезометрические линии подающего и обратного теплопроводов для системы б. ез подкачивающей подстанции при развиваемом циркуляционным насосом напоре 130 + 30=160 м показаны на рис. 8.11 пунктиром. Максимальный напор в подающей линии оказывается равным 140+30=170 м, т. е. превышает допустимый (160 м). В результате установки на обратном теплопроводе подкачивающих насосов пьезометрическая линия подающего теплопровода эквидистантно опускается на 30 м, а давление в Обратном теплопроводе между насосной подстанцией и концевым абонентом оказывается в зоне
|
Рис. 8 12. Пьезометрический график тепловой сети при значительно снижающемся рельефе местности от источника тепла и разделении системы на две статические зоны л - пьезометрический график, б-принципиальная схема системы теплоснабжения; /-IV - абоненты; Si - Si - линия полного статического напора в верхней зоне; S2 - Sj - линия полного Статического напора в нижней зоне; 1 - автомат рассечки; 2 - подкачивающий насос; 3 - регулятор подпитки Нижней зоны |
Лить систему на две статические зоны: верхнюю вблизи источника и нижнюю на дериферии. Такой случай показан на рис. 8.12. Чтобы снизить давление в обратной линии в концевой части магистрали в точке М установлена насосная подкачивающая подстанция. Насосы развивают напор в 40 м. Это позволяет снизить напор, развиваемый сетевыми насосами, до 85 м и соответственно снизить давление в подающей линии.
Тепловая сеть разделена на две статические зоны: верхнюю вблизи источника тепла с пьезометрическим напором в 50 м и нижнюю в периферийной части сети с пьезометрическим напором в 50 м. Для разделения сети при остановке насосов на две статические зоны на подающей линии установлен автомат рассечки 1, а на обратной линии - обратный клапан. При остановке насосов давление в трубопроводах начинает выравниваться и растет давление в обратном трубопроводе на участке от насосной подстанции до концевой точки IV. Рост давления передается по импульсной трубке к регулятору, управляющему клапаном рассечки, клапан закрывается и гидравлически разобщает подающую линию на две зоны. Переток воды из верхней зоны в нижнюю предотвращает обратный клапан, установленный на обратной линии. В результате при статическом режиме сеть будет разделена на две зоны с уровнями Si - Si и S2 - 52.
Поддержание статического уровня верхней зоны обеспечивает под - питочное устройство источника тепла. Поддержание статического уровня нижней зоны обеспечивает двухимпульсный дроссельный клапан 3. Основным импульсом является давление в обратной линии, разрешающим - давление в подающей линии нижней зоны.
К водяным тепловым сетям присоединены отопительные системы зданий различного назначения, калориферные установки вентиляционных систем, системы горячего водоснабжения. Здания могут быть расположены в различных точках рельефа местности, отличающихся геодезическими отметками, и иметь различную высоту. Системы отопления зданий могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях важно заранее определять давление и напор в любой точке сети.
График напоров (пьезометрический график) строится для определений давления в любой точке сети и систем потребителей теплоты с целью проверки соответствия предельных давлений прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединений потребителей к тепловой сети, и подбирается оборудование тепловых сетей. График строится при двух режимах работы системы теплоснабжения - статическом и динамическом. Статический режим характеризуется давлением в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Динамический режим характеризует давления, возникающие в сети и в системах теплопотребителей при работающей системе теплоснабжения, работающих сетевых насосах, при движении теплоносителя.
Графики разрабатываются для основной магистрали тепловой сети и протяженных ответвлений.
Пьезометрический график (график напоров) может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках сети.
График строях по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах. Пример построения графика показан на рис.6 приложения 9. По горизонтальной оси нанесены длины отдельных участков сети, показано взаимное расположение по горизонтали характерных потребителей теплоты.
За нулевую отметку нужно принимать место установки сетевых насосов. Предварительно, напор на всасывающей стороне сетевых насосов Н ВС принимают равным 10-15 м.
По известным горизонталям на генплане на график нанести профиль местности для магистрали и ответвлений. Показать высоты зданий и линию статического давления; показать напоры сетевого и подпиточного насосов. Напоры наиболее удаленного потребителя принимать не менее 20-25 м вод.ст. Потеря напора в источнике тепла принимается равной 20-25 м вод.ст.
Построенный пьезометрический график должен удовлетворять следующим техническим условиям:
а) давление в местных системах отопления зданий должно быть не более 60 м вод.ст. Если в нескольких зданиях это давление получается более 60 м, то их местные системы присоединяются по независимой схеме;
б) пьезометрическое давление в обратной магистрали должно быть не менее 5 м для предупреждения подсоса воздуха в систему;
в) давление на во всасывающей линии сетевых насосов должно быть не менее 5 м;
г) давление в обратной магистрали как в статическом, так и в динамическом (при работе сетевых насосов) режимах не должно быть ниже статической высоты зданий.
Если для некоторых зданий этого достигнуть не удается, то после системы отопления зданий необходимо установить регулятор «подпора»;
д) пьезометрическое давление в любой точке подающей магистрали должно быть выше давления насыщения при данной температуре теплоносителя (условие «невскипания»). Например, при температуре воды в сети 100°С падающий пьезометр должен отстоять от уровня земли на расстоянии более 38 м;
е) полный напор за сетевыми насосами, отсчитываемый на пьезометре от нулевой отметки, должен быть ниже давления, допускаемого по условиям прочности сетевых подогревателей (140-150 м).
При теплоснабжении от водогрейных котлов эта величина может доходить до 250 м.
Выбор схем присоединения систем отопления к тепловой сети производят, исходя из графика.
При зависимых схемах систем отопления с элеваторным смешением необходимо, что бы пьезометрический напор в обратной магистрали при динамическом и статическом режимах не превышал 60 м, а располагаемый на вводе в здание был не менее 15 м (в расчетах принимать 20-25м) для поддержания требуемого коэффициента смещения элеватора.
Если при данных условиях располагаемый напор на вводе в здание менее 15 м, в качестве смесительного устройства используют центробежный насос, установленный на перемычке.
Для систем отопления, у которых напор в обратной магистрали ввода теплосети и динамическом режиме превышает допустимые значения, требуется установка насоса на обратной линии ввода.
Если гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше требуемого по условию заполнения отопительной установки сетевой водой, то есть меньше высоты отопительной установки, то на обратной линии абонентского ввода устанавливают регулятор давления «до себя» (РДДС).
При присоединении систем отопления по независимой схеме напор в обратной магистрали ввода теплосети гидродинамическом и статическом режимах не должен превышать допустимого значения(100м) из условия механической прочности водоподогревателей.
Результаты по выбору схем присоединения систем отопления потребителей к тепловой сети сводим в таблицу7.1 аналогично приведенным примерам.
Таблица 7.1 – Выбор схем присоединения систем отопления
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором нанесены рельеф местности и высота присоединенных зданий, напор в сети в любой точке сети и абонентских системах. На рис.10 приведен пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения.
Построение пьезометрического графика производится следующим образом (рис.10).
Рис. 10. Пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети (а) и схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети (б):
I – зависимая с элеватором; II – зависимая с элеватором и регулятором давления на обратной линии; III – зависимая со смесительным насосом (насосом на перемычке); IV – независимая; 1 – воздушный кран; 2 – расширитель; 3 –нагревательный прибор; 4-РДДС – регулятор давления «до себя»; 5 – водо-водяной подогреватель; 6 – насос; 7 – элеватор
1. Строят систему координат, где по оси ОХ откладывают длину магистрального участка, а по оси ОУ – падение напора (100.. .120 м).
2. За начало координат принимают ось сетевых насосов. Наносят профиль местности вдоль магистрали.
3. На профиле наносят в масштабе высоты присоединенных зданий.
4. Проводят линию статического напора выше самого высокого здания на 5 м. (линия S–S).
5. Предварительно давление на всасывающей стороне сетевых насосов принимают 10–15 м и наносят горизонтальную линию А–0.
6. От т.А откладывают по оси абсцисс длины расчетных участков с нарастающим итогом, а по оси ординат потери напора по данным гидравлического расчета (ΔН ).
7. Полученная линия А–Б является пьезометрической линией обратной магистрали.
8. От т. Б вверх откладывают потери давления на элеватор в абонентских установках последнего потребителя: ΔН э =15м, согласно СНиП Тепловые сети; получают т. Б 1 . Если присоединение производится без элеватора, то есть температура воды в подающей магистрали 95 °С, тогда вверх откладывают 4 м для получения т.Б 1 4м – это потери напора в местной системе отопления с учетом необходимого запаса (обычно потери напора в местной системе отопления равны 1–2 м вод.ст или 10–20 кПа);
9. Строят пьезометрическую линию падающей магистрали, которая является зеркальным отображением пьезометрической линии обратной магистрали. Получают линию А 1 –Б 1 .
10. От точки А 1 откладывают вверх потери давления в бойлерной ТЭЦ или котельной, НБ = 10–20 м.
11. Ответвления наносят на профиле местности. Присоединение потребителей, расположенных на ответвлениях, к тепловым сетям показывают в месте подключения к магистрали.
12. Построенный таким образом пьезометрический график позволяет легко установить давление в любой точке подающего и обратного трубопроводов.
Давление в любой точке трубопроводов тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией давления (в подающем или обратном трубопроводе).
Располагаемый напор в каждой точке равен разности давлений в
прямой и обратной магистрали.
Необходимо отметить, что при непосредственном присоединении местных систем обратный трубопровод тепловой сети гидравлически соединен с местной системой. Поэтому давление в обратном трубопроводе целиком передается местной системе и наоборот.
При первоначальном построении пьезометрического графика давление на всасывающей стороне сетевых насосов было принято произвольно.
Перемещение пьезометрического графика параллельно себе позволяет принять любые давления на всасывающей стороне сетевых насосов и соответственно в местных системах.
При выборе положения пьезометрического графика необходимо учитывать следующее:
1 .Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью водоподогревательных установок. Предельно допустимые напоры для стальных водогрейных котлов 250 м, чугунных – 60 м, подогревателей –100 м, калориферов – 80 м.
2. Давление в любой точке обратной магистрали не должно быть выше допускаемого рабочего давления в местных системах: 60 м.
При определении схемы присоединения потребителей к тепловым сетям проверяют:
1. Линия подающей магистрали должна быть выше здания и не больше, чем 60–100 м и не ниже 10–40 м по условию невскипания.
2. Линия обратной магистрали должна быть выше здания на 5–10 м и не больше 60 м.
3. Статический напор был меньше 60 м.
4. Располагаемый напор был больше или равен 1,5 м для присоединения элеватора.
Если эти условия выполняются, то потребитель может быть присоединен по зависимой непосредственной схеме к тепловой сети с использованием элеватора.
Если 1 условие не выполняется, то используется схема присоединения независимая, через теплообменник.
Если условие 2 не выполняется:
– гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше высоты здания – необходимо установить регулятор давления «до себя»;
– напор в обратной магистрали более 60 м – используется независимая схема присоединения.
Если условие 3 не выполняется, то есть статический напор более 60 м – используется независимая схема присоединения.
Если условие 4 не выполняется, то есть располагаемый напор в сети менее 15 м для использования элеватора – можно применять зависимую схему присоединения с насосом на перемычке.
3. Давление в обратном трубопроводе должно обеспечивать залив верхних приборов систем отопления, то есть линия давления в обратной магистрали должна быть выше зданий.
4. Давление в обратной магистрали во избежание образования вакуума не должно быть ниже 5–10 мм вод.ст.
5. Давление на всасывающей стороне сетевого насоса не должно быть ниже линии 5 м вод ст.
6. Из условия невскипания воды при ее расчетной температуре минимально допустимый пьезометрический напор в подающей линии тепловой сети должен составлять для 150 0 С – 40 м, 130 0 С –20 м, 120 0 С –10 м.
7. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше расчетной потери напора, а абонентском вводе при расчетном пропуске теплоносителя.
8. Статическое давление не должно превышать 60 м вод.ст. из условия прочности чугунных радиаторов. Понижение статического давления в тепловых схемах может быть осуществлено путем автоматического отключения сети от высоких зданий.
9. Пьезометрические напоры на абонентских вводах, то есть в подающей магистрали, должны превышать высоту абонентских установок горячего водоснабжения.
После построения пьезометрического графика необходимо определить:
1. потери напора сетевых насосов;
2. способ подключения потребителей к тепловым сетям.
Пьезометрический график составляется на основании данных гидравлического расчёта. При построении графика пользуются единицей измерения гидравлического потенциала – напором. Напор и давление связаны следующей зависимостью:
где H и DH – напор и потеря напора, м;
P и DP – давление и потеря давления, Па;
r - удельный вес теплоносителя, кг/м 3 .
h, R – удельная потеря напора и удельное падение давления, Па/м.
Величина напора, отсчитанная от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором. Разность пьезометрических напоров подающего и обратного трубопроводов тепловой сети даёт величину располагаемого напора в данной точке. Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети на абонентских вводах. На основании пьезометрического графика выбирают подпиточные и сетевые насосы, автоматические устройства.
При построении пьезометрического графика должны быть соблюдены условия:
1. Не превышение допускаемых давлений в абонентских системах, присоединенных к сети. В чугунных радиаторах не должно превышать 0,6 МПа, поэтому давление в обратной линии тепловой сети не должно быть более 0,6 МПа и превышать 60м.
2. обеспечении избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха и связанного с этим нарушения циркуляции воды в системах.
3. обеспечение не вскипания воды в тепловой сети и местных системах, где температура воды превосходит 100 ºС.
4. обеспечение требуемого давления во всасывающем патрубке сетевых насосов из условия предупреждения кавитации не менее 50 Па, пьезометрический напор в обратной линии должен быть не ниже 5м.
Тепловой расчёт
Назначением теплового расчёта является определение количество тепла, теряемого при его транспортировке, способов уменьшения этих потерь, действительной температуры теплоносителя, вида изоляции и расчёта её толщины.
Задачи теплового расчёта:
1. определение количества теплоты, теряемого при транспортировке;
2. поиск способов уменьшения этих потерь;
3. определение действительной температуры теплоносителя;
4. определение вида и толщины изоляции;
В теплоотдаче участвуют только термические сопротивления слоя и поверхности.
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 метров толщина теплоизоляционного слоя определяется:
где В=d из /d н – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру;
α – коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9, для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,7 Вт/(м 3 о С);
λ из – теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11 для пенополиуритана 0,03 Вт/(м о С);
r m - термическое сопротивление стенки трубопровод.
Наружный диаметр изолируемого объекта, м.
– сопротивление теплопередаче на 1 м длины изоляционного слоя;
о С∙м/Вт
– температура вещества;
– температура окружающей среды;
– коэффициент, равный 1.
– норма плотности теплового потока, в нашем случае равный 39Вт/м;
Теперь рассчитаем термические сопротивления.
1. тепловое сопротивление наружной поверхности R пиз:
О С∙м/Вт
2. тепловое сопротивление изоляции
О С∙м/Вт
3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:
(25)
где - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м 2 0 С
d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м
3. Тепловое сопротивление канала:
(26)
4. Тепловое сопротивление поверхности канала:
2,94+0,339+0,029+0,22+0,195=3,723
Фактический тепловой поток:
Определим тепловые потери.
Тепловые потери в сети слагаются из линейных и местных потерь. Линейными теплопотерями являются теплопотери трубопроводов, не имеющих арматуры и фасонных частей. Местными теплопотерями являются фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.
Линейные потери определяются по формуле:
А падение температуры теплоносителя:
Следовательно, температура в конце расчетного участка:
7. Подбор сетевых и подпиточных насосов
Для теплоснабжения микрорайона города в котельной устанавливаются одинаковых попеременно работающих центробежных насоса – рабочий и резервный. Циркуляционные насосы имеют обводную линию, которая позволяет регулировать работу насосов ив случае их остановки (при авариях) поддерживать небольшою естественную циркуляцию.
По построенному пьезометрическому графику определяем напоры для сетевого и подпиточного насосов.
Подбираем насосы:
Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса.
Таблица 4. Характеристики сетевого насоса.
Заключение
В результате проведённых работ по расчёту и проектированию тепловых сетей микрорайона:
1. Разработаны план тепловых сетей и схема прокладки труб тепловых сетей
2. Распределена потеря давления в системе теплоснабжения 
3. Разработана спецификация потребных материалов и оборудования
4. Построены температурный, пьезометрический и график расходов
5 Подобрано оборудование для котельной
