Попередній розрахунок

Метою попереднього розрахунку є попереднє визначення діаметрів трубопроводів теплових мереж.

· Схему теплових мереж розбивають на розрахункові ділянки і вибирають головну розрахункову магістраль. За розрахункову ділянку приймають трубопровід, діаметр та витрата теплоносія в якому не змінюються. За головну магістраль приймають найдовше та найбільш навантажене відгалуження теплової мережі. Визначення витрат теплоносія на ділянках починають з головної магістралі простим додаванням розрахункових витрат споживачів, рухаючись від кінцевих споживачів проти руху теплоносія до джерела теплоти.

· Визначають довжини розрахункових ділянок: .

· Визначають середній коефіцієнт втрат тиску в місцевих опорах розрахункової магістралі за формулою:

(4.17)

де z _b – коефіцієнт, який залежить від виду теплоносія (для води z _b = 0,03-0,05 [6]), G _d – розрахункова витрата теплоносія в трубопроводі, кг/с.

· Визначають питомі втрати тиску для головної розрахункової магістралі. На цьому етапі розглядають 2 варіанти розрахунку:

I. Якщо відомі значення тисків на початку та в кінці магістралі Р ₁ та Р ₂, то визначають питомі втрати тиску в нієї за формулою:

(4.18)

де - сумарна довжина ділянок головної розрахункової магістралі, м.

Якщо значення тисків не відомі, то задаються значення питомих втрат тиску для головної розрахункової магістралі R^/ (рекомендується приймати R^/ = 40 - 80 Па/м [2]).

II. Питомі втрати тиску визначають за техніко-економічними розрахунками:

а) задаються будь-яким орієнтовним значенням питомих втрат тиску для головної розрахункової магістралі R _о;

б) за значеннями питомих втрат тиску R _о та розрахунковою витратою теплоносія G _d за номограмами [3, 4] визначають діаметри окремих ділянок головної розрахункової магістралі D _о;

в) Визначають загальну матеріальну характеристику головної розрахункової магістралі (подавального та зворотного трубопроводів), м², за формулою:

(4.19)

де - діаметр і-тої ділянки, - довжина і-тої ділянки головної магістралі;

г) за значенням матеріальної характеристики М _о визначають питомі втрати тиску R^/ для головної розрахункової магістралі за формулою:

(4.20)

де - матеріальна характеристика головної розрахункової магістралі теплової мережі при попередньому розрахунку, м²; - питомі втрати тиску в головній розрахунковій магістралі, якими задаються, Па/м; - сумарна довжина ділянок головної розрахункової магістралі (подавального і зворотного трубопроводів), м; - коефіцієнт корисної дії насосної установки; - густина теплоносія, кг/м³; - середнє значення коефіцієнта теплопередачі, віднесеного до площі поверхні труб, Вт/(м^{2 о}С); b _тm - коефіцієнт, який враховує тепловтрати неізольованої частини теплових мереж; а_ср – середній коефіцієнт втрат тиску в місцевих опорах; середньорічна температура теплоносія, ^оС; - середньорічна температура грунту або навколишнього середовища, ^оС; n _тm – кількість годин роботи насосів за рік; m _тm – кількість годин роботи теплових мереж за рік; G _ср – середня за рік витрата теплоносія, кг/с; С _т – вартість теплоти, грн/(Вт^.год.); С _е – вартість електроенергії, грн/(Вт^.год.); b _тm – коефіцієнт вартості теплових мереж грн/м²; f _т – частка щорічних відрахувань від початкової вартості теплової мережі; Е _н – нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень.

Коефіцієнт залежить від характеристики обладнання теплової мережі ( , , а_cр, b _тm ), режиму роботи мережі ( , r, n _тm, m _тm, G _ср), показників вартості (С _т, С _е, b _тm) та кліматичних умов (t_o).

· За значеннями питомих втрат тиску та розрахунковою витратою теплоносія G _d за формулами [2], таблицями або номограмами [3] попередньо визначають діаметри ділянок головної розрахункової магістралі D.

Уточнюючий або кінцевий розрахунок

Метою уточнюючого розрахунку є визначення стандартних діаметрів трубопроводів за сортаментом D _з* s та втрат тиску на ділянках теплової мережі.

· Округлюють попередньо визначений діаметр D до найближчого за стандартом значення D * s [3].

· За значенням стандартних діаметрів D * s та розрахункових витрат теплоносія G _dза допомогою таблиць, які складені для води з робочою температурою 100 ^оС та трубопроводів з еквівалентною шорсткістю к _е = 0,5 мм, для всіх розрахункових ділянок головної розрахункової магістралі визначають значення фактичних питомих втрат тиску R в Па/м та швидкості руху теплоносія w в м/с.

· Перевіряють швидкість руху води на ділянці w, яка не повинна перевищувати w < 3,5 м/с.

· На схемі теплових мереж розміщують всі місцеві опори: засувки, компенсатори, відводи, трійники та інше.

· Визначають еквівалентну довжину місцевих опорів за таблицями , м, або за формулою (4.3).

· Визначають приведену довжину ділянок головної магістралі теплової мережі ,м.

· Визначають втрати тиску на кожній ділянці головної розрахункової магістралі в Па або кПа за значенням питомих втрат тиску та приведеною довжиною за формулою:

(4.21)

· Визначають втрати напору на кожній ділянці головної розрахункової магістралі в м. вод. ст. для побудови п’єзометричного графіка за формулою:

(4.22)

де r – густина теплоносія, кг/м³, (приймається r =958 кг/м³); g =9,81 м/с² – прискорення вільного падіння, м/с².

· Дані заносять у таблицю 4.1:

· Визначають сумарні втрати напору в головній розрахунковій магістралі зростаючим підсумком від джерела теплоти до кінцевого споживача:

(4.23)

де n – кількість ділянок, Н _i – втрати напору на і – й ділянці.

· Після розрахунку головної магістралі виконують розрахунок відгалужень за наявним тиском, який визначають за умови рівності втрат тиску у відгалуженні та в магістралі за точкою приєднання відгалуження. Наприклад за формулою:

(4.24)

(4.25)

а питомі втрати тиску, Па/м, у відгалуженні IV дорівнюють:

(4.26)

де - геометрична довжина ділянки ІV, м; - приведена довжина ділянок ІІ та ІІІ, м.

· За значеннями витрати води G _dу відгалуженні та питомих втрат тиску за таблицями, які складені при еквівалентній шорсткості труб 0,5 мм, визначають діаметри відгалужень D*s за сортаментом, реальні питомі втрати тиску та швидкість руху води w в відгалуженні (питомі втрати не повинні перевищувати 300 Па/м, а швидкість теплоносія – 3,5 м/с).

· Визначають еквівалентну довжину місцевих опорів у відгалуженні , м, та приведену довжину ділянок відгалуження теплової мережі ,м.

· Визначають втрати тиску у відгалуженні в Па або кПа за значенням питомих втрат тиску та приведеною довжиною за формулою (4.21).

Діаметри трубопроводів теплових мереж, незалежно від розрахункової витрати теплоносія, приймають не менше 32 мм. Діаметри подавального та зворотного трубопроводів двотрубних теплових мереж при спільній подачі тепла на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання приймають, як правило, однаковими [4].

Результати розрахунків заносять до таблиці 4.1 і в подальшому використовують при побудові графіка тисків в теплових мережах. Гідравлічний розрахунок вважається задовільним, якщо втрати тиску від джерела теплоти до кінцевих споживачів головної магістралі та відгалужень відрізняються не більш, ніж на 10%. Гідравлічний розрахунок для неопалювального періоду полягає у визначенні швидкості теплоносія і втрат тисків при прийнятих діаметрах теплових мереж за даними розрахунку опалювального (розрахункового) режиму роботи теплових мереж. Розрахункову витрату теплоносія споживачами в неопалювальний період визначають за формулою (4.15). Дані розрахунків заносимо до таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

№№	Витра-та G, кг/с	Діам D*s, мм	Геом. довж.	Екв. довж. le, м	Прив довж. lпр, м	Шви-дкість м/с	Питомі втрати тиску, Па/м	Втрати тиску на діл., кПа	Сумар. втрати тиску, м
			l, м
Магістраль
1-2	12,25	133*4		11.4	49.4	1,01		5,92	0.59
2-3	5,41	108*3.5		49.5	214.5	0,68		15,23	1,52
3-5	3,42	89*3	99.5	29.85	129.35	0.64		10,48	1.05
				Вiдгалудження					3,16
3-4	1,99	76*3		10.8	46.8	0.52		3,18	0,38
2-6	6,84	108*3.5		7.8	33.8	0.84		3,72	0.37
6-7	3,42	89*3	13.5	4.05	17.55	0.64		1,42	0.14
6-8	3,42	89*3	74.5	22.35	96.85	0.64		7,84	0,78
Лiто
№№	Витра-та G, кг/с	ДіамD*s, мм	Геом. довж. l, м	Екв. довж. le, м	Прив довж. lпр, м	Шви-дкість м/с	Питомі втрати тиску, Па/м	Втрати тиску на діл., кПа	Сумар. втрати тиску, м
Магістраль
1-2	4,88	133*4		11.4	49.4	0,41	19.9	0,98	0,1
2-3	1,92	108*3.5		49.5	214.5	0.25	9.7	2,08	0,21
3-5	1,48	89*3	99.5	29.85	129.35	0.29	16,6	2,14	0,21
Відгалуження
3-4	0,34	76*3		10.8	46.8	0.10	2.2	0,1	0,01
2-6	2,96	108*3.5		7.8	33.8	0.37	21,9	0,74	0,07
6-7	1,48	89*3	13.5	4.05	17.55	0.29	16,6	0,29	0,03
6-8	1,48	89*3	74.5	22.35	96.85	0.29	16,6	1,61	0,16

Гідравлічний розрахунок вважається задовільним, якщо втрати тиску від джерела теплоти до кінцевих споживачів головної магістралі та відгалужень відрізняються не більш ніж на 10%. Гідравлічний розрахунок для неопалювального періоду полягає в визначенні швидкості теплоносія і втрат тисків при заданих діаметрах теплових мереж, які прийняті по розрахунку опалювального (розрахункового) режиму роботи теплових мереж. Результати розрахунків заносять до табл.

4.3. Графік тисків

Графік тисків застосовують для вивчення режиму тиску в тепловій мережі і абонентських установках, будують за даними гідравлічного розрахунку. Він дозволяє наочно показати допустимі межі тисків і їх фактичні значення в усіх елементах системи, а також визначити технічні характеристики обладнання для підтримання нормальних тисків в трубопроводах і елементах мережі з урахуванням рельєфу місцевості. Графік тисків розробляють для статичного та динамічного режимів роботи мережі.

Повинні виконуватись наступні умови:

1. Тиск в абонентських вводах, які підключені за залежною схемою, не повинен перевищувати допустимий рівень для опалювальних приладів:

• В системах опалення з чавунними радіаторами - 0,6 МПа;

• Те ж з конвекторами - 1 МПа.

2. Максимальний тиск в подавальному трубопроводі з урахуванням рельєфу місцевості повинен бути не більше 1,6 МПа.

3. Тиск в подавальному трубопроводі в динамічному режимі мережі слід підтримувати таким, щоб виключити скіпання води при її максимальній температурі в будь-якій точці подавального трубопроводу, в обладнанні джерела теплоти та в приладах абонентів, які приєднані за залежною схемою.

4. При будь-яких режимах теплоспоживання надлишковий тиск у будь-якій точці зворотного трубопроводу належить підтримувати не нижче 0,05 МПа для уникнення підсмоктування повітря, спорожнення трубопроводу і порушення циркуляції.

5. Для запобігання кавітації тиск на всмоктуючому патрубку мережних насосів і підкачуючих насосів повинен бути не менше 0,05 МПа.

6. У вузлах підключення споживачів при елеваторному змішуванні тиск на абонентському вводі (різниця тисків в подавальному і зворотному трубопроводах) повинен бути не менше 0,15 МПа. При наявності підігрівачів гарячого водопостачання, підключених по двоступінчастій схемі, тиск потрібно підтримувати на рівні 0,2 - 0,25 МПа.

7. Статичний тиск в системі теплопостачання не повинен перевищувати припустимого для всіх елементів, забезпечуючи при цьому заповнення водою абонентських систем, які приєднуються по залежній схемі.

В масштабі креслять профіль землі від джерела теплоти до кінцевого споживача магістралі та відгалужень. На профіль наносять будівлі у вузлових точках та в найбільш характерних, найнижчих та найвищих місцях траси. При побудові п‘єзометричних графіків умовно вважають, що осі трубопроводів співпадають з поверхнею землі. Під профілем схематично наносять план теплової мережі.

Викреслюють лінію холодної статики, яка на З…5 м вище самої високої споруди, для забезпечення заповнення систем опалення водою. В залежності від розрахункової температури мережної води еквідістантно профілеві землі наносять лінію нескипання.

По даним гідравлічного розрахунку креслять лінію тисків в зворотному трубопроводі. На кінці зворотного п'єзометру відкладають відрізок, що відповідає наявному тискові на абонентському вводі кінцевого споживача згідно з п. 6. Аналогічно будують лінію тисків в подавальному трубопроводі. Від точки на початку лінії тисків у подавальному трубопроводі, які повинні задовольняти вимогам п. 2,3.

П‘єзометричні графіки відгалужень необхідно побудувати виходячи з умови, щоб втрати напору від джерела теплоти до кінцевих споживачів головної магістралі та відгалужень були приблизно рівними за величиною. Це може вимагати коректування отриманих раніше діаметрів труб відгалужень.

По закінченні побудови на графіку відмічають нейтральну точку, в якій підтримують постійний тиск води в статичному і динамічному режимах, і вказують числові значення втрат тиску в джерелі теплоти, в подавальному і зворотному трубопроводах, наявного тиску у кінцевих споживачів магістралі та відгалужень, тисків мережних, живильних і підкачуючих насосів.

На графіку вказують напори мережних та живильних насосів. Тиску мережних насосів відповідає відстань від лінії тиску в зворотному п'єзометрі до лінії тиску в подавальному п'єзометрі, включаючи втрати тиску на джерелі теплоти до лінії статичного тиску.

4.4.Будівельні конструкції

В даному проекті передбачається безканальна прокладка трубопроводів теплових мереж та заміна всього обладнання теплової мережі. Для вузлів трубопроводів влаштовуються нові підземні теплофікаційні камери, а старі демонтуються.

Для будівництва камер (стіни, перекриття, основа) використовуються збірні залізобетонні панелі.

Габаритні розміри камер вибираються з умов забезпечення зручності і безпеки обслуговування обладнання.

Для входу в підземні камери в кутах по діагоналі влаштовують люки - не менше двох при внутрішній площі до 6 м² і не менш чотирьох при більшій площі. Діаметр люка приймається не меншим 0,63 м. Під кожним люком встановлюється драбина чи скоби з кроком не більше 0,4 м для спуску в камеру.

В камерах, розташованих в найвищих точках теплотраси, встановлюють повітро-спускні вентилі чи засувки, а в найнижчих точках влаштовують дренаж мережної води в дренажні колодязі через спускні засувки чи вентилі. Дренажні колодязі збираються із залізобетонних кілець.

Для захисту камер від грунтових і поверхневих вод їх зовнішню поверхню обклеюють декількома шарами гідроізолу чи металоізолу, і додатково накладають на внутрішню поверхню стін і підлоги цементною штукатуркою. Для зменшення вірогідності затоплення камер в періоди аварій спускні дренажі теплопроводів слід виводити за стіни камер, особливо при встановленні обладнання з електроприводами. Для захисту дренажних труб від забруднення грунтом отвори в них обсипають гравієм чи щебенем.

4.5.Монтажна схема

Монтажна схема складається виходячи із вибраної траси, прийнятих теплоносіїв і взаємного розміщення трубопроводів. Розробка монтажної схеми полягає в розстановці по трасі нерухомих опор, компенсаторів, камер та запірної арматури.

Подавальний трубопровід на схемі розміщується з правого боку по руху води від джерела теплоти, а зворотній з лівого. Відстань між камерами розбивають нерухомими опорами на компенсаційні ділянки. При підземному прокладанні в містах для трубопроводів з діаметром менше 100 мм застосовують Г, П-подібні компенсатори, а для трубопроводів діаметром більше 100 мм сильфоні компенсатори.

Всі природні повороти траси теплової мережі під кутом менше 120^о повинні бути використані для самокомпенсації температурних подовжень трубопроводів. Повороти траси під кутом більше ніж 120^о закріплюють нерухомими опорами.

На всіх відгалуженнях від магістралі та відгалуженнях до споживача необхідно встановити запірну арматуру.

Схему розробляють в горизонтальній площині в масштабі 1:5000:

1. Намічають ділянки природної компенсації. Намічають умовними позначеннями розміщення камер в місцях відгалужень від магістралі, підключення споживачів.

2. Розміщують нерухомі опори в камерах підключення споживачів.

3. Розбивають відстані між камерами на компенсаційні ділянки розміщенням нерухомих опор). Розміщують камери в місцях установки сальникових компенсаторів.

4. Розміщують запірну арматуру.

На схемі вказують:

- трубопроводи і їх позначення (при незалежному підключенні систем опалення - подавальний Т11 і зворотній Т12, при залежному - подавальний Т1 і зворотній Т2, подавальний системи гарячого водопостачання Т3, циркуляційний Т4);

- арматуру, компенсатори, нерухомі опори, кути повороту, камери (вузли теплофікаційні), точки дренажу трубопроводів, маркування елементів мереж і їх нумерацію, ухил, лінії січних площин перерізів та їх нумерацію.

4.6.Поздовжній профіль

Профілі теплових мереж зображують у вигляді розгорнень по осям трас.

На профілі вказують:

1) поверхню землі проектну та натурну;

2) рівень грунтових вод;

3) перетнуті підземні і надземні комунікації і споруди, що впливають на прокладання запроектованих мереж;

4) канали, тунелі, камери, естакади та інші споруди і конструкції мереж. Трубопроводи в каналах, тунелях. камерах та нішах не зображуються;

5) нерухомі опори

Під профілем розташовують таблицю встановленої форми для підземного або надземного прокладання. Відмітки мереж проставляють в характерних точках, місцях перетину з дорогами, інженерними комунікаціями і спорудами, що впливають на прокладання запроектованих мереж.

Відмітки і довжини ділянок мереж вказують в метрах з двома десятинними знаками, а ухили в промілях.

Дата добавления: 2015-06-28