Зовнішні теплові мережі

Зміст

Введення

1. Теплові навантаження на опалення будівель

2. Гідравлічний розрахунок трубопроводів теплових мереж

3. Розрахунок ділянок з компенсацією теплових напружень

3.1 Розрахунок ділянок самокомпенсації без урахування гнучкості відводів

3.2 Розрахунок П-подібних компенсаторів з гладким відведенням

4. Розрахунок навантажень на опори

4.1 Розрахунок навантажень на нерухомі опори

4.2 Розрахунок навантажень на нерухомі опори

Введення

У даній курсовому проекті виконані проектні робота з прокладання трубопроводів теплових мереж для теплопостачання мікрорайону міста з розрахунковою температурою зовнішнього повітря t н = - 30 ° С.

Споживачами тепла є житлові будинки та будівлі школи. Теплопостачання мікрорайону здійснюється від існуючого центрального теплового пункту (ЦТП). Теплоносій подається споживачами від ЦТП по двох трубної мережі для потреб опалення та вентиляції. Система теплопостачання закрита, з якісним регулюванням тепловіддачі нагрівальних приладів. Місцеві системи опалення приєднані до теплових мереж по залежною схемою.

В якості теплоносія прийнята вода з наступними параметрами: температура води в подавальному трубопроводі t 1 = +95 ° С, температура води в зворотному трубопроводі t 2 = +70 ° С.

Прокладка теплових сеті прийнята підземна в непрохідних каналах. Прийнято канали марки КЛП 90 × 45, КЛП 60 × 45. Трубопроводи в каналі покладені на нерухомі опори, які сприймають усі трубопроводас теплоносієм та ізоляцією і передають його на опорні подушки. В якості рухомих опор прийняті ковзні опори типу Т13 серії 4.903-10.

Для сприйняття зусиль, що виникають у результаті температурних деформацій, на трубопроводах тепломережі встановлено нерухомі опори, які фіксують положення трубопроводу в певних точках. У якості нерухомих опор прийняті лобові опори типу Т14 серії 4.903-10.

В якості теплової ізоляції прийняті прошивні мати із скляного штапельного волокна (δ н = 50мм) з покривним шаром зі склопластику рулонного РСТ. Перед нанесенням теплової ізоляції виконана антикорозійний захист трубопроводу.

У місцях установки арматури і відгалужень до споживачів виконані теплофікаційні камери зі збірного залізобетону.

Компенсація температурних деформацій здійснюється за допомогою природних поворотів трас теплової мережі та пристроєм П-подібних компенсаторів. Для влаштування теплових мереж використовуються електрозварні труби зі сталі 20 групи В, ГОСТ 10704-90. У місцях відгалужень до споживачів та на вводах у будинки на трубах встановлюються фланцеві засувки.

Для спуску води в нижчих точках теплових мереж встановлені сталеві вентилі з відведенням спускних вод в спеціальні колодязі з подальшим виведенням даних вод у каналізацію.

1. Розрахунок теплового навантаження на опалення будівель

Теплове навантаження на опалення житлових та громадських будівель визначаємо за формулою:

Q = q 0 · V н (t в-t н) · η · η 1

де η - поправка на розрахункову температуру зовнішнього повітря t н;

η 1 - поправка на втрати, η 1 = 1,07;

q 0 - опалювальна питома теплова характеристика;

V н - об'єм будівлі по зовнішньому обміру;

t н - розрахункова температура зовнішнього повітря на опалення;

t в - розрахункова температура внутрішнього повітря

За формулою визначаємо максимальний тепловий потік на опалення кожного житлового та громадського будівлі в кварталі:

Q п'ятиповерхового будинку = 0,46 × 20000 × (18 - (-30)) × 1 × 1,07 = 472 000 Вт

Q дев'ятиповерхового будинку = 0,46 × 35000 × (18 - (-30)) × 1 × 1,07 = 826 000 Вт

Q дванадцятиповерхового будинку = 0,46 × 43000 × (18 - (-30)) × 1 × 1, 07 = 1015000 Вт

Q д / с = 0,4 × 23000 × (20 - (-30)) × 1 × 1,07 = 492 000 Вт

Q школа = 0,38 × 25000 × (16 - (-30)) × 1 × 1,07 = 467 000 Вт

Розрахунковий витрата теплоносія

G 0 = Q / 1,16 × (t 1 - t 2),

Де Q - теплове навантаження на опалення, Вт

t 1 - температура теплоносія в прямому трубопроводі, t 1 = 95 ° С;

t 2 - температура теплоносія в зворотній магістралі, t 2 = 70 ° С;

уч. 1-2 G 0 = 3272000 / 1,16 × (95 - 70) = 70,52 т / год

уч. 2-3 G 0 = 2446000 / 1,16 × (95 - 70) = 52,72 т / год

уч. 3-4 G 0 = 1974000 / 1,16 × (95 - 70) = 42,54 т / год

уч. 4-5 G 0 = 1482000 / 1,16 × (95 - 70) = 31,94 т / год

уч. 5-6 G 0 = 1015000 / 1,16 × (95 - 70) = 21,88 т / год

уч. 2-2 'G 0 = 826 000 / 1,16 × (95 - 70) = 17,81 т / год

уч. 3-3 'G 0 = 472 000 / 1,16 × (95 - 70) = 10,17 т / год

уч. 4-4 'G 0 = 492 000 / 1,16 × (95 - 70) = 10,6 т / год

уч. 5-5 'G 0 = 467 000 / 1,16 × (95 - 70) = 10,06 т / год

По витраті теплоносія з гідравлічних таблиць визначаємо діаметр трубопроводу ділянки, питома перепад тисків, швидкість руху теплоносія.

Приведена довжина ділянки визначається за формулою:

L пр = L × (1 + α)

де L пр - приведена довжина ділянки, м;

L - довжина ділянки за планом, м;

α - коефіцієнт для визначення сумарних еквівалентних довжин місцевих опорів. Приймається за СНіП 2.04.07-86 Теплові мережі; додаток 6.

Для діаметра труб <150 мм α = 0,3

Для діаметра труб> 200 мм α = 0,4

Втрати тиску на даній ділянці визначаємо за формулою:

Δ Pi = R × L пр

де Δ Pi - втрати тиску на даній ділянці, Па;

R - питомі втрати тиску на даній ділянці, Па;

L пр - приведена довжина розглянутого ділянки, м.

2. Гідравлічний розрахунок трубопроводів теплових мереж

Метою гідравлічного розрахунку є визначення діаметрів трубопроводів, втрат тиску в трубопроводах, пропускної здатності, тисків у різних точках мережі, ув'язка всіх точок системи при статичному і динамічному режимах, підбір насосів та іншого обладнання теплових мереж, призначених для транспортування теплоносія.

Таблиця 1. Гідравлічний розрахунок основною розрахунковою магістралі теплової мережі

Таблиця 2. Гідравлічний розрахунок бічних відгалужень подають трубопроводів теплової мережі

Примітка: У теплових мережах діаметр труб не залежно від розрахункової витрати теплоносія повинен прийматися не менше 32 мм.

Розрахунок Нев'язки.

Розрахунок Нев'язки проводимо наступним чином:

1. на ділянці 2-2 '

× 100 = × 100 = 50%

2. на ділянці 3-3 '

× 100 = × 100 = 36%

3. на ділянці 4-4 '

× 100 = × 100 = 20%

4. на ділянці 5-5 '

× 100 = × 100 = 6%

Розрахунок діаметра дросельних шайб.

Дросельні шайби виготовляються з 2-3 міліметрової сталі і встановлюються між фланцями двох засувок на подоющем трубопроводі. Робиться це для того, щоб можна було змінити шайбу, не спускаючи воду з системи. Призначення дросельних шайб - поглинання надлишкових напорів на абонентських вводах для того, щоб кінцеві будівлі не відчували недолік цього напору. У будинках, де на вводах є недолік напору, виникає млява циркуляція мережної води в системі опалення, будівлі не доотримують теплоту для підтримки заданої температури в опалюваних приміщеннях.

Розрахунок діаметра дросельних шайб здійснюється за формулою:

d ш = 11, 3 ×

де d ш - діаметр дросельних шайб, мм;

G - витрата теплоносія на ділянці, т / год;

Н - надлишковий напір на абонентському вводі, м.вод.ст.

Виконуємо розрахунок надлишкових напорів бічних відгалужень подають трубопроводів теплових мереж.

Н2-2 '= = 22025,28 - 10916,98 = 11108,3 Па = 1,11 м.вод.ст.

Н3-3 '= = 22025,28 - 14055,78 = 7969,5 Па = 0,79 м.вод.ст.

Н4-4 '= = 22025,28 - 17634,04 = 4391,2 Па = 0,44 м.вод.ст.

Н5-5 '= = 22025,28 - 20664,44 = 1360,8 Па = 0,14 м.вод.ст.

Витрата теплоносія на розрахунковій ділянці беремо з таблиці 2. виходячи з наявних даних, виробляємо розрахунок діаметра дросельних шайб.

а) на ділянці 2-2 'нев'язка склала 50%, тому встановлюємо дросельну шайбу:

d ш (2-2 ') = 11,3 × = 11,3 × = 46 мм

б) на ділянці 3-3 'нев'язка склала 36%, тому встановлюємо дросельну шайбу:

d ш (3-3 ') = 11,3 × = 11,3 × = 38 мм

в) на ділянці 4-4 'нев'язка склала 20%, тому встановлюємо дросельну шайбу:

d ш (4-4 ') = 11,3 × = 11,3 × = 45 мм

г) на ділянці 5-5 'нев'язка склала 6%, тому встановлюємо дросельну шайбу:

d ш (5-5 ') = 11,3 × = 11,3 × = 58 мм

Слід пам'ятати, що регулювання систем опалення будинків за допомогою дросельних шайб досягається в тому випадку, коли шайби будуть розраховані і встановлені на вводах всіх опалювальних будівель житлового району. Крім того, щоб не відбувалося засмічення отворів шайб зваженими частинками, потрібно обов'язково перед шайбами ​​врізати штуцер з вентилем для видалення залишків, що накопичилися бруду близько шайб. Відстань між продувних штуцером і шайбою повинно бути не більше 50 мм. Через значне гідравлічного опору установка грязьовиків перед шайбами ​​не передбачається. Розмір отворів шайб не повинен бути менше 25 мм. Шайби у станавливаются після засувок та вентилів по ходу теплоносія.

3. Розрахунок ділянок з компенсацією теплових напружень

З метою усунення деформацій, що виникає при тепловому подовженні трубопроводів, застосовуються гнуті або сальникові компенсатори, а також використовуються місцеві повороти траси для природної компенсації (самокомпенсації). Призначення компенсаторів - розвантажувати труби від теплових напружень.

3.1 Розрахунок ділянок самокомпенсації без урахування гнучкості відводів

Довжину плечей трубопроводів на ділянках з природною компенсацією слід приймати не більше 20-25 м з перевіркою поздовжнього згинального напруги в закладенні короткого плеча компенсатора δ ≤ 8 кгс/мм2 за номограми довідкового додатка А.

= ( кгс/мм2

де / 107 - допоміжні величини, що визначаються за таблицею;

При розрахунках спочатку визначаємо співвідношення плечей гнутого компенсатора за формулою:

n = ,

де n - співвідношення плечей гнутого компенсатора;

L 1 - довжина великого плеча, м;

L 2 - довжина короткого плеча, м;

n = = 1,1

с - безрозмірний коефіцієнт визначається за номограмме залежно від n; з = 5

/ 107 = 0,0319 кгс м/м2

Визначаємо різницю температур теплоносія в подаючому трубопроводі і температури металу труби за формулою:

Δ t = t 1 - t Н.В,

де Δ t - різниця температур теплоносія в подаючому трубопроводі і температури металу труби, ° С;

t 1 - температура теплоносія в подаючому трубопроводі, t 1 = 95 ° С;

t н.в. - Температура металу, рівна розрахунковій температурі зовнішнього повітря для опалення, t н.в. = -30 ° С.

Δ t = 95 - (-30) = 125 ° С

= 0,0319 (125/24) • 5 = 0,83 <8 кгс/мм2

Ділянка 5-6 може бути використаний для самокомпенсації.

3.2 Розрахунок П-подібних компенсаторів з гладкими відводами

П-образні компенсатори встановлюються праворуч по ходу руху теплоносія, на прямолінійних ділянках трубопроводів без відгалужень між нерухомими опорами. Гнуті П-образні компенсатори монтуються з попередньою розтяжкою на величину, рівну половині теплового подовження трубопроводу.

Величину повного теплового подовження розрахункової ділянки трубопроводу, що подає визначаємо за формулою:

Δ L 1 = α × L × (t 1 - t т.ч.)

де Δ L 1 - величина повного теплового подовження розрахункової ділянки трубопроводу, що подає, мм; α - середній коефіцієнт лінійного розширення трубної сталі при нагріванні від 0 ° С до розрахункової температури, α = 0,012 мм / (м × ° С); L - довжина розглянутого ділянки трубопроводу, м;

t 1 - температура теплоносія в подаючому трубопроводі, t 1 = 95 ° C;

Величину теплового подовження розрахункової ділянки трубопроводу, що подає з урахуванням попередньої розтяжки компенсатора визначаємо за формулою:

Δ L раст.1 = Δ L 1 × ε,

де Δ L раст.1 - величина теплового подовження розрахункової ділянки трубопроводу, що подає з урахуванням попередньої розтяжки компенсатора, мм; Δ L 1 - величина повного теплового подовження розрахункової ділянки трубопроводу, що подає, мм; ε - коефіцієнт, що враховує релаксацію компенсаційних напруг і попередню розтяжку компенсатора у розмірі 50% повного теплового подовження при температурі теплоносія t 1 ≤ 400 ° C.

Величину повного теплового подовження розрахункової ділянки зворотного трубопроводу визначаємо за формулою:

Δ L 2 = α × L × (t 2 - t Н.В)

де Δ L 2 - Величина повного теплового подовження розрахункової ділянки зворотного трубопроводу, мм; α - середній коефіцієнт лінійного розширення трубної сталі при нагріванні від 0 ° С до розрахункової температури, α = 0,012 мм / (м × ° С); L - довжина розглянутого ділянки трубопроводу, м;

t 2 - температура в зворотному трубопроводі, t 2 = 70 ° С;

Величину теплового подовження розрахункової ділянки зворотного трубопроводу з урахуванням попередньої розтяжки компенсатора визначаємо за формулою:

Δ L раст.2 = Δ L 2 × ε,

де Δ L раст.2 - величина теплового подовження розрахункової ділянки зворотного трубопроводу з урахуванням попередньої розтяжки компенсатора, мм; Δ L 2 - Величина повного теплового подовження розрахункової ділянки зворотного трубопроводу, мм; ε - коефіцієнт, що враховує релаксацію компенсаційних напруг і попередню розтяжку компенсатора у розмірі 50% повного теплового подовження при температурі теплоносія t 1 ≤ 400 ° C.

Зробимо підбір П-подібних компенсаторів

Компенсатор № 1

Компенсатор № 2

ø = 89 × 3,5 L = 47 м

Для трубопроводу, що подає:

Δ L 1 = 0,012 × 47 × (95 - (-30)) = 70,5 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × Δ L 1 = 1 / 2 × 70,5 = 35,25 мм

Т1 Н = 1,1 м В = 0,7 м

Для зворотного трубопроводу:

Δ L 1 = 0,012 × 47 × (70 - (-30)) = 56,4 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × Δ L 1 = 1 / 2 × 56,4 = 28,2 мм

Т2 Н = 1,2 м В = 1,1 м

Компенсатор № 3

Ø = 133 × 3,5 L = 48 м

Для трубопроводу, що подає:

Δ L 1 = 0,012 × 48 × (95 - (-30)) = 72 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × 37,44 = 36 мм; Т1 Н = 1,6 м В = 1,7 м

Для зворотного трубопроводу:

Δ L 1 = 0,012 × 48 × (70 - (-30)) = 57,6 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × 57,6 = 28,8 мм; Т2 Н = 1,4 м В = 1,6 м

Компенсатор № 4

Ø 89 × 3,5 L = 44 м

Для трубопроводу, що подає:

ΔL 1 = 0,012 × 44 × (95 - (-30)) = 66 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × 66 = 33 мм

Т1 Н = 1,2 м В = 1,4 м

Для зворотного трубопроводу:

ΔL 1 = 0,012 × 44 × (70 - (-30)) = 52,8 мм

Δ L раст.1 = 1 / 2 × 52,8 = 26,4 мм

Т1 Н = 1,1 м В = 1,2 м.

4. Розрахунок навантажень на опори

4.1 Розрахунок навантажень на рухому опору

Рухливі опори сприймають вага трубопроводу з теплоносієм та ізоляцією і передають його на опорні подушки. Для того, щоб при тепловому подовженні труби вільно могли переміщатися, нерухомі опори встановлюють між нерухомими на деякій відстані нормованому, що залежить від діаметра трубопроводу.

Вертикальну нормативне навантаження на нерухомі опори труб визначаємо за формулою:

F в = q × a × g,

де F в - Вертикальне нормативне навантаження на опору труби, Н;

q - вага 1 пог.м. трубопроводу, що включає вага труби, теплоізоляції конструкції і води, кг. Застосовується за таблицею;

а - максимальний проліт між рухомими опорами, м. Приймається за таблицею;

g - прискорення вільного падіння, g = 9,8 м/с2.

Горизонтальне навантаження нормативне навантаження на нерухомі опори труб від сил тертя визначаємо за формулою:

F г = μ × q × a × g,

де F г - Горизонтальна нормативне навантаження на опору труби, Н;

q - вага 1 пог.м. трубопроводу, що включає вага труби, теплоізоляції конструкції і води, кг. Застосовується за таблицею;

а - максимальний проліт між рухомими опорами, м. Приймається за таблицею;

g - прискорення вільного падіння, g = 9,8 м/с2.

μ - коефіцієнт тертя в опорах при переміщенні опори в доль осі трубопроводу. Приймається за СНіП 2.04.07-86 "Теплові мережі, додаток 8, таблиця 1". В якості рухомих опор вибираємо ковзні опори.

Ділянка 1-2

ø 133 × 3,5 прокладка підземна

q = 240,8 H а = 4,5 м

F в = 1083,9 Н

F г = 325,2 Н

Ділянка 2-3

ø 133 × 3,5 прокладка підземна

q = 240,8 H а = 4,5 м

F в = 1083,9 Н

F г = 325,2 Н

Ділянка 2-2 '

ø 89 × 3,5 прокладка підземна

q = 128,7 H a = 3,5 м

F в = 450,5 H

F г = 135,1 H

Ділянка 3-3 '

ø 89 × 3,5 прокладка підземна

q = 128,7 H a = 3,5 м

F в = 450,5 H

F г = 135,1 H

Ділянка 5-6

ø 133 × 3,5 прокладка підземна

q = 240,87 H a = 4,5 м

F в = 1083,9 H

F г = 325,2 H

4.2 Розрахунок навантаження на нерухомі опори

Нерухомі опори фіксують положення трубопроводу в певних точках, ділять трубопроводи теплової мережі на незалежні щодо температурних змін ділянки і сприймають зусилля, що виникають в трубопроводах цих ділянок при різних схемах компенсації теплових напружень.

Оскільки дана опора є кінцевий, то горизонтальні осьові навантаження визначаємо за сумою сил, що діють на опору з одного боку:

F Г.О = Рк + μ × q × L 2

де F Г.О - осьова горизонтальне навантаження на нерухому опору, Н;

Рк - сила пружної деформації П-образного компенсатора, кгс;

μ - коефіцієнт тертя в опорах при переміщенні опори в доль осі трубопроводу. Приймається за СНіП 2.04.07-86 "Теплові мережі, додаток 8, таблиця 1". В якості рухомих опор вибираємо ковзні опори; q - вага 1 пог.м. трубопроводу, що включає вага труби, теплоізоляції конструкції і води, кг.

L 2 - довжина між нерухомими опорами, м.

F Г.О = 170 + 0,3 × 24 × 24 = 3428 Н

Вибираємо конструкцію опори. Ø 133 × 3,5