Новости звезд
Пьезометрический график тепловой сети построение онлайн. Пьезометрические графики
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
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
На пьезометрическом графике в масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети. По этому графику легко определить напор и располагаемый напор в любой точке сети и абонентских системах.
За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень 1 – 1 (см.рис.6.5). Линия П1 – П4 – график напоров подающей линии. Линия О1 – О4 – график напоров обратной линии. Н о1 – полный напор на обратном коллекторе источника; Н сн – напор сетевого насоса; Н ст – полный напор подпиточного насоса, или полный статический напор в тепловой сети; Н к – полный напор в т.К на нагнетательном патрубке сетевого насоса; DH т – потеря напора в теплоприготовительной установке; Н п1 – полный напор на подающем коллекторе, Н п1 = Н к – DH т. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторе ТЭЦ Н 1 =Н п1 -Н о1 . Напор в любой точке сети i обозначается как Н п i , H oi – полные напоры в прямом и обратном трубопроводе. Если геодезическая высота в точке i есть Z i , то пьезометрический напор в этой точке есть Н п i – Z i , H o i – Z i в прямом и обратном трубопроводах, соответственно. Располагаемый напор в точке i есть разность пьезометрических напоров в прямом и обратном трубопроводах – Н п i – H oi . Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д есть Н 4 = Н п4 – Н о4 .
Рис.6.5. Схема (а) и пьезометрический график (б) двухтрубной тепловой сети
Потеря напора в подающей линии на участке 1 – 4 есть 
. Потеря напора в обратной линии на участке 1 – 4 есть 
. При работе сетевого насоса напор Н
ст подпиточного насоса регулируется регулятором давления до Н
о1 . При остановке сетевого насоса в сети устанавливается статический напор Н
ст, развиваемый подпиточным насосом.
При гидравлическом расчете паропровода можно не учитывать профиль паропровода из-за малой плотности пара. Потери напора у абонентов, например 
, зависит от схемы присоединения абонента. При элеваторном смешении DН
э = 10…15 м, при безэлеваторном вводе – Dн
бэ =2…5 м, при наличии поверхностных подогревателей DН
п =5…10 м, при насосном смешении DН
нс = 2…4 м.
Требования к режиму давления в тепловой сети:
В любой точке системы давление не должно превышать максимально допустимой величины. Трубопроводы системы теплоснабжения рассчитаны на 16 ата, трубопроводы местных систем – на давление 6…7 ата;
Во избежание подсосов воздуха в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата. Кроме того, это условие необходимо для предупреждения кавитации насосов;
В любой точке системы давление должно быть не меньше давления насыщения при данной температуре во избежание вскипания воды.
При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.
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 прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточные насосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей - статическом и динамическом.
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.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.
Расчет проводиться по «Справочник по теплоснабжению и вентиляции- Р. В. Щекин».
Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:
∆l=al(t 1 -t 2) (22)
где: a- коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м
l-длина рассматриваемого участка, м
t 1 -максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуре теплоносителя, 0 С (t 1 -130;150 0 С)
t 2 -минимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчетной температуре 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 отношении теплового удлинения.
На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора и самокомпенсации.
При расстановке на трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:
Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопровода;
При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допускаемых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.
Расчет трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими компенсаторами(П-образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающие компенсационное напряжение G доп труб ГОСТ 10704-91,которое можно принять:
Для П- образных компенсаторов при Т≤ 150 0 С, G доп =11кг/мм 2
Для расчета участков самокомпенсации при Т≤ 150 0 С, G доп =8 кг/мм 2
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Исходные данные для расчета:
Расчетный участок 3-4
Диаметр трубы d у =1084
Расстояние между неподвижными опорами, м l=70м
Максимальная температура теплоносителя t i = 150 0 С
Расчетная температура воздуха t о =26 0 С
Рисунок7. Расчетная схема П- образного компенсатора
Тепловое удлинение определяется по формуле
∆l=al(t 1 -t 2)
∆l=1,2470(150+26)/10 -2 =135,408мм
Для увеличения компенсирующей способности П- образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.
Расчетное тепловое удлинение участка:
∆l расч =0,5∆l (23)
∆l расч =0,5135,408=67,704мм
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Наружный диаметр, мм D н =108×4
Толщина стенки, мм s=3,5
Угол поворота a,град,=90 0 С
Длина большого плеча, м l б =15,0м
Длина меньшего плеча м l м =10,0м
Максимальная температура теплоносителя 0 С, t 1 =150 0 С
Расчетная температура наружного воздуха t н = t 0 =-26 0 С
Расчетная схема
Рисунок8. Расчетная схема Г- образного компенсатора
Расчетный угол: 95 0 С
Расчетная разность температур
∆t=t 1 -t н =150+26=176 0 С (25)
Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI14. рис 6 и 7)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
7 =0,126 ∆t=176 0 С l=10,0
Сила упругой деформации p x и p y и избегающий компенсационное напряжение G кг/мм 2
p x =A× =6× =13,3
p y =12× =26,61
К и(А) =С (А)
К и(А) =3,5× =1,12кгс/см 2
Определение усилий неподвижных опор
Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в подвижных
опорах и сил упругой деформации П- образных компенсаторов и самокомпенсации.
При определение усилий неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, неподвижных опор и компенсирующих устройств расстояние неподвижными опорами и т.д.
Для расчета рассматривать схему участка 3-4 с П- образными компенсаторами.
Осевая сила на неподвижную опору определяется по формуле:
Н О1 =Р К1 +q 1 ×μ×l 1 (28)
Р К1 -сила упругой деформации;
q 1 - вес 1 метра трубы с водой (табл. VI 24) с учетом веса изоляции (принять вес 1 метра изоляции 0,5кг);
μ- коэффициент трения для скользящих опор.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
Подбор тепловой изоляции
Тепловая изоляция повергается 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.
Подбор толщины тепловой изоляции и конструкцию слоев выполнить по приложению 8,9,10,11.
Данные подбора оформляется в таблицу 5.
Таблица 5- Подбор тепловой изоляции
| Расчетная температура 0 С | Условный диаметр | Толщина изоляции трубопровода | Способ прокладки | Конструкция изоляции | ||||
| Т 1 | Т 2 | Т 3 | Антикор.покр. | Осн.теплоизол.слой | Покровный слой | |||
| Т 1 , Т 2 | Подземный в непроходных каналах, тоннелях и надземный | Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ – Х-Т15 ГОСТ 10296-79ТУ21-27-37-74 МПСМ | Плотно холосто-прошивное из отходов стеклянного волокна | Стеклотекстолит конструкционный КАСТ-В стеклотекстолит покровный листовой СТПЛ | ||||
| 150-70 | 45×3,5 | |||||||
| 76×3,5 | ||||||||
| 89×3,5 | ||||||||
| 108×4 | Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах | |||||||
| 133×4 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
В результате выполнения курсового проекта по теплоснабжению жилого квартала были приняты следующие технические решения:
1.Система тепловых сетей централизованная водяная закрытая как наиболее приемлемая и экономически- выгодная для теплоснабжения жилого квартала;
2. Применение новых технологий в теплоизоляции обеспечивает выгодное качество работ по энергосбережению;
3.В ЦТП установлены:
Пластинчатые теплообменники, имеющие массу преимуществ:
небольшие габариты и высокий коэффициент теплоотдачи;
Контрольно-измерительные приборы и автоматика;
4. Параметры теплоносителя повышенные, что позволит сократить расход сетевой воды, металлоемкость системы и расход газа и электричества;
5.Гидравлическим расчетом определяется диаметр трубопроводов, потери давления в сети.
Литература
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ВГЭТК.401-Т.08.КП.46д.ПЗ |
1. Апарцев, М.М. Наладка водяных систем центрального теплоснабжения. - М.: Энергия, 1982.
2. Ионин А.А. Теплоснабжение: учебник для вузов / М., Стройиздат. 1982
3. Варфоломеева, Л. Е. Методические указания по курсовому проектированию. Теплоснабжение. – В.: ВГЭТК, 2005.
4. Манюк, В.И. Справочник. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. - М.: Стройиздат, 1988.
Для анализа работы тепловых сетей, выбора сетевого оборудования, схем подключения абонентов к тепловым сетям необходимо разрабатывать гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики). Они показывают изменение давления по длине трубопроводов и в элементах тепловых сетей. Гидравлические режимы следует разрабатывать для отопительных и неотопительных периодов, а также для аварийных режимов.
Пьезометрический график строят для двух режимов работы: статического, когда сетевой насос не работает, и динамического при работающем сетевом насосе. При статическом режиме циркуляция воды отсутствует, а давление ее во всех точках трубопроводов одинаково. Величина этого давления должна быть достаточной для заполнения местных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в случае останова сетевого насоса. На практике статическое давление поддерживается работой подпиточного насоса, подключаемого к всасывающему патрубку сетевого насоса. Соответственно, давление, развиваемое подпиточным насосом, должно быть равно давлению перед сетевым насосом.
При расчете пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие условия:
1. Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника теплоты, в трубопроводах водяных тепловых сетей, в оборудовании тепловых пунктов и в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям.
2. Статическое давление должно обеспечивать заполнение водой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям, в случае останова сетевого насоса.
3. Давление воды в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно приниматься исходя из условий невскипания воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника теплоты и в приборах систем потребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям.
4. Давление воды в обратных трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно быть избыточным (не менее 0,05 МПа), не превышать допускаемого давления в системах потребителей и обеспечивать заполнение местных систем (превышать давление, создаваемое столбом воды в системах отопления многоэтажных зданий).
5. Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых, подпиточных, подкачивающих и смесительных насосов не должны превышать допускаемых по условиям прочности конструкций насосов.
6. Перепад давлений на вводе двухтрубных водяных тепловых сетей в здания при определении напора сетевых насосов (при элеваторном присоединении систем отопления) следует принимать равным расчетным потерям давления на вводе и в местной системе с коэффициентом 1,5, но не менее 0,15 МПа.
По пьезометрическому графику видно что:
1.Напор во всасывающем патрубке сетевого насоса выше 5м во избежание ковитации.
Н вс. = 10м > 5м
2.Линия давления в обратной магистрали расположена выше всех зданий, что обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления. Условие выполняется.
3.Напор обратной магистрали не превышает по прочности допустимого
Н доп. = 60 м;
Н обр. = 45,8м;
Н обр. < Н доп.
Условие выполняется.
4.Напор в подающей магистрали Н Г не превышает допустимого давления по прочности труб.
Н доп. тр. = 100 м;
Н под тр. . = 66,7 м;
Н под тр. . < Н доп. тр.
Условие выполняется.
5.Напор в обратной магистрали в статическом и динамическом режимах не превышает по прочности допускаемое давление в элементах систем теплопотребления:
Н обр. = 45,8 м;
Н доп. = 60 м;
Н обр. < Н доп.
Условие выполняется.
6.Давление в подающей магистрали превышает давление насыщения, т.е. условие невскипания для данной температуры теплоносителя равной 150°С соблюдается.
Выбор насосов
Для подбора любого насоса необходимо знать его производительность (подачу) и развиваемое давление (напор). При этом следует учитывать, что требуемые режимы работы (производительность и давление) должны находиться в пределах рабочей области его характеристики. По требуемой подаче и напору на сводном графике полей предварительно выбирают насос нужного типоразмера, а затем по графической характеристике уточняют правильность выбора и определяют все остальные показатели (коэффициент полезного действия, мощность на валу электродвигателя, число оборотов, диаметр рабочего колеса).
Производительность сетевого насоса равна суммарному расходу теплоносителя в тепловой сети на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
Давление сетевого насоса, МПа расходуется на преодоление сопротивления системы теплоснабжения
где - потеря давления в сетевом оборудовании котельной, МПа;
Потеря давления в подающей магистрали, МПа;
Потеря давления в обратной магистрали, МПа;
Потеря давления у абонента, МПа.
Потери давления определяем по пьезометрическому графику.
В двухтрубных системах теплоснабжения при наличии круглогодовой нагрузки горячего водоснабжения целесообразна установка не менее двух сетевых насосов с разными характеристиками: один для работы в холодный период с максимальной производительностью, другой – для перекачки воды в системе горячего водоснабжения в теплое время года. Производительность второго насоса:
.
Кроме этого обязательна установка резервного насоса.
Для компенсации утечек воды и поддержания необходимого уровня пьезометрического давления, как при статическом, так и при динамическом режиме, необходима установка подпиточного насоса.
Развиваемое им давление принимается равным давлению во всасывающем патрубке сетевого насоса и определяется положением пьезометрической линии в обратной магистрали. Расход подпиточного насоса, м 3 /ч в зависимости от вида системы теплоснабжения определяется по формулам:
Для подпитки закрытой тепловой сети
;
Для подпитки открытой тепловой сети
,
где V – объем воды в системе теплоснабжения, м 3 ;
Максимальный расход воды на горячее водоснабжение, м 3 /ч.
Объем воды в системе теплоснабжения может быть определен по фактическим размерам труб (длине и диаметру) или по удельным показателям, определяющим объем воды, приходящийся на единицу тепловой мощности. Объем воды определяется для всех элементов системы теплоснабжения: котельной, наружных трубопроводов, местных абонентских систем. Удельные объемы воды, м 3 /МВт можно принять равными:
Для котельной 
;
Для наружных трубопроводов 
;
Для систем отопления ;
Для систем вентиляции ;
Для систем горячего водоснабжения ;
, 
, 
, 
;
С учетом изложенного объем воды может быть определен по формуле
где - суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения, МВт;
, , – расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, соответственно, МВт.
Минимальное число рабочих подпиточных насосов принимается равным: в закрытых системах – один, в открытых – два. В обоих случаях предусматривается один резервный насос той же производительности.
В системах теплоснабжения в качестве сетевых циркуляционных и подпиточных насосов могут использоваться насосы следующих типов:
1. СЭ –горизонтальные спирального типа с рабочими колесами двойного входа одноступенчатые. Насосы типа СЭ используют в качестве сетевых в крупных системах теплоснабжения и устанавливают на подающих трубопроводах тепловых сетей для перекачивания перегретой воды с температурой до 180°С и с рабочим давлением на входе насосов от 0,4 до 2,5 МПа.
2. Д –горизонтальные одноступенчатые с полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу. Предназначены для воды с температурой не выше 85°С и максимальным подпором 20 м вод.ст.
3. К – Центробежные насосы консольного типа.
Характеристики насосов для тепловых сетей приведены в справочной литературе .
Расчет сетевого насоса:
Объем перекачиваемой воды для зимних условий:
Объем перекачиваемой воды для летних условий:
, (т/час);
Выбираем два сетевых насоса:
Для зимнего периода два насоса марки Д630-90 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 450, номинальная подача – 630 м³/час, полный напор – 63 м, КПД – 75%, Мощность на валу насоса – 365 кВт.
Для летнего периода Д200-95 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 240, номинальная подача – 200 м³/час, полный напор – 64 м, КПД – 85%, Мощность на валу насоса – 70 кВт.
Также предусматривается один резервный насос марки Д630-90 и один резервный марки Д200-95.
Расчет подпиточного насоса:
, (МПа);
Объем перекачиваемой воды:
, (м³), , (м³),
, (м³), , (м³);
, (т/ч);
Выбираем подпиточный насос К20/30 с параметрами: диаметр рабочего колеса – 162, номинальная подача – 20 м³/час, полный напор – 30 м, КПД – 64%, Мощность на валу насоса – 2,7 кВт.
Предусматривается резервный насос такой же марки.
