Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Гидравлический расчет тепломагистрали №2
3. Анализ результатов расчетов
4. Разработка мероприятий по снижению потерь давления в тепломагистрали №2
5. Расчет экономической эффективности
Заключение
Список использованных источников
Тепловые сети, являясь составной частью системы централизованного теплоснабжения современных городов, представляют собой сложные инженерные сооружения, предназначенные для транспортировки тепловой энергии от источников тепла к потребителям. Общая протяженность теплосетей в Российской Федерации составляет более 257000 км. Срок эксплуатации источников тепла и объектов, к которым оно подается, составляет 50-100 лет. Поэтому и теплосети, являющиеся связующим звеном между ними, должны надежно работать в течение этого же периода времени (за исключением случаев его морального старения, например, при необходимости увеличения его пропускной способности).
Основными элементами систем централизованного теплоснабжения являются тепловые сети надземной и подземной (бесканальной и канальной) прокладки. Более 85% общей протяженности составляют теплосети подземной прокладки в непроходных и проходных каналах.
Различают магистральные и распределительные тепловые сети; потребители подсоединяются к распределительным тепловым сетям через ответвления. По способу прокладки тепловые сети подразделяют на подземные и надземные (воздушные). В городах и посёлках наиболее распространены подземная прокладка труб в каналах и коллекторах (совместно с другими коммуникациями) и так называемая бесканальная прокладка — непосредственно в грунте. Надземная прокладка (на эстакадах или специальных опорах) обычно осуществляется на территориях промышленных предприятий и вне черты города. Для сооружения тепловых сетей применяют главным образом стальные трубы диаметром от 50 мм (подводка к отдельным зданиям) до 1400 мм (магистральные тепловые сети).
Целью данной выпускной контрольной работы является анализ гидравлического режима работы тепловых сетей поселка Инской на примере тепломагистрали №2. Для решения поставленной задачи необходимо:
· составить расчетную схему теплосети;
· определить наличие и характер местных гидравлических сопротивлений;
· произвести инструментальные измерения параметров теплоносителя в контрольных точках;
· произвести проверочный гидравлический расчет теплосети;
· провести сравнительный анализ результатов расчета и результатов измерений;
· по результатам анализа разработать комплекс мероприятий по решению обнаруженных проблем (при их обнаружении).
Рисунок 1.1. Схема тепловой сети.
Источник: - расход прямой сетевой воды Gпр = 628,9 т/ч,
(БелГРЭС) - давление прямой сетевой воды Рпр = 0,69 МПа,
- температура прямой сетевой воды tпр = 130оС,
- расход обратной сетевой воды Gобр = 459,0 т/ч,
- давление обратной сетевой воды Робр = 0,23 МПа,
- температура обратной сетевой воды tобр = 69оС,
Потребитель №1 - расход прямой сетевой воды Gпр1 = 93,0 т/ч,
(Теплица) - расход обратной сетевой воды Gобр1 = 91,2 т/ч,
Потребитель №2 - расход прямой сетевой воды Gпр2 = 14,6 т/ч,
(Проф-рий БПК) - расход обратной сетевой воды Gобр2 = 10,2 т/ч,
Потребитель №3 - расход прямой сетевой воды Gпр3 = 521,3 т/ч,
(ПНС-23) - давление прямой сетевой воды Рпр3 = 0,49 МПа,
- расход обратной сетевой воды Gобр3 = 363,4 т/ч,
- давление обратной сетевой воды Робр3 = 0,32 МПа,
Трубопроводы - прямой сетевой воды 377×9 сталь 20,
- обратной сетевой воды 325×8 сталь 20.
Характеристика участков трубопроводов:
0-1 - длина трубопровода с учетом компенсаторов l1 = 470 м,
- 4 П-образных компенсатора,
- 1 задвижка,
- 2 поворота на 90о.
1-2 - длина трубопровода с учетом компенсаторов l2 = 103 м,
- 1 П-образный компенсатор,
- 1 тройник с разветвлением потока.
2-3 - длина трубопровода с учетом компенсаторов l3 = 726 м,
- 6 П-образных компенсаторов,
Высота над уровнем моря: - точка 0 195 м,
- точка 1 191 м,
- точка 2 191 м,
- точка 3 207 м.
Рисунок 1.2. План тепломагистрали № 2.
Гидравлический расчет – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. Задачами гидравлического расчета в данной работе являются:
1. Определение падения давления (напора);
2. Определение давлений (напоров) в различных точках сети.
Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения давления в трубопроводе является уравнение Дарси
,[Па/м]
где λ – коэффициент гидравлического трения,
ω – скорость среды, [м/с],
ρ – плотность среды, [кг/м3],
d – внутренний диаметр трубопровода, [м],
G – массовый расход, [кг/с].
Коэффициент гидравлического трения λ зависит от состояния стенки трубы (гладкая или шероховатая) и режима движения жидкости (ламинарное или турбулентное).
Согласно рекомендациям [1], определение области движения теплоносителя, в которой работает трубопровод, следует производить только при расчете участков с малой нагрузкой (абонентские ответвления с малым расходом теплоносителя). При расчете магистральных линий (которые и рассматриваются в данной работе) и основных ответвлений проверку расчетной области можно не выполнять, считая, что эти сети работают в квадратичной области.
При работе трубопровода в квадратичной области:
- линейное удельное падение давления определяется по формуле из [1-5.15]
, [Па/м] (1)
где - коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней стенки трубопровода, [м3,25 кг],
G – массовый расход теплоносителя, [кг/с],
d - внутренний диаметр трубопровода, [м].
- эквивалентная длина местных сопротивлений определяется по формуле из [1-5.20]
, [м] (2)
где Al - коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней стенки трубопровода, [м -0,25],
ξ – величина, зависящая от характера сопротивления,
- суммарное падение давления в трубопроводе определяется по формуле из [1-5.25]
, [Па] (3)
где l – длина участка трубопровода, [м].
- суммарная потеря напора на участке трубопровода определяется по формуле из [1-5.4]
, [м] (4)
где γ = ρ ·g – удельный вес жидкости, [Н/м],
ρ – плотность жидкости, [кг/м3],
g – ускорение свободного падения, [м/с2].
На основе имеющихся материалов испытаний тепловых сетей и водопроводов в СНиП 2.04.07-86 для гидравлического расчета принимаю значение абсолютной эквивалентной шероховатости равное kэ= 0,5 ·10 -3 . При этом значении абсолютной эквивалентной шероховатости по [1] табл.5.1 принимаю:
= 13,62·10 -6 м3,25 кг,
= 60,7 м -0,25
Величины местных сопротивлений выбираю по [1] приложение 10, [2] приложение 8, [3], [4] приложения 4.5 ÷ 4.25 в зависимости от вида местного сопротивления.
Величины плотностей воды принимаю по [1] приложение 9.
Результаты расчета всех участков проведенные по формулам 1 - 4 сведены в таблицы 1 и 2.
Таблица 2.1. Результаты расчета потерь давления (напора) в прямом сетевом трубопроводе.
Номер участка
d
G
RЛ
Σ ξ
lЭ
δР
δН
м
кг/с
Па/м
о.е.
Па
0 - 1
0,359
174,7
90,06
12,2
205,8
60863
6,6
1 - 2
148,9
65,4
3,8
83
12164
1,3
2 - 3
144,8
61,9
17,8
300,2
63522
6,9
Таблица 2.2. Результаты расчета потерь давления (напора) в обратном сетевом трубопроводе.
0,309
127,5
105,4
170,6
67519
7,0
102,2
67,7
4,0
55,9
10758
1,1
100,9
66,0
18,0
251,7
64529
6,7
Произвожу расчет давлений (напоров) в контрольных точках трубопроводов используя уравнение Бернулли для установившегося движения по трубопроводу несжимаемой жидкости.
(5)
При гидравлическом расчете тепловых сетей, как правило, не учитывают отношение w2/2g, представляющее собой скоростной напор потока в трубопроводе, так как он составляет собой сравнительно небольшую долю полного напора и изменяется по длине сети незначительно. Поэтому расчет производится по формуле
(6)
где Нп – полный напор, [м],
Z – высота расположения оси трубопровода над плоскостью отсчета,[м]
Н – пьезометрический напор, [м],
Р - давление в трубопроводе, [Па].
Подставляя полученное выражение в уравнение Бернулли получаем уравнение зависимости давлений (напоров) в различных точках трубопроводов.
(7)
Результаты расчетов, произведенных по формулам 6 и 7, с учетом результатов расчетов потерь давления (напора) из таблиц 1 и 2, сведены в таблицу 3.
Таблица 2.3. Результаты расчетов давлений (напоров) в различных точках трубопроводов.
Номер точки
Z
P
Hп
МПа
Прям.
Обр.
0
0,690
0,230
71,3
23,9
1
- 4
0,636
0,336
64,7
30,9
2
0,624
0,347
63,4
32
3
12
0,513
0,296
56,5
38,7
По результатам расчетов, на рисунке 2.1, построен пьезометрический график тепломагистрали №2 тепловых сетей поселка Инской.
В виду технической невозможности проведения контрольных замеров давления в точках подключения к магистральным трубопроводам потребителей 1 и 2, измерения давлений производилось на источнике (теплопункт Беловской ГРЭС) и у потребителя 3 (подкачивающая насосная станция ПНС-23).
Величины давлений теплоносителя на ПНС-23 полученные расчетным путем не совпадают с результатами измерений.
Таблица 3.1. Давления теплоносителя на ПНС-23
Результаты расчета
Результаты измерений
Рпр, МПа
Робр, МПа
0,49
0,32
Фактические потери давления в прямом и обратном трубопроводах тепломагистрали №2 на участке 0 – 3 (Беловская ГРЭС – ПНС-23) превышают расчетные на 0,023 МПа на подающем трубопроводе и на 0,024 МПа на обратном (~ 14% от величины расчетных потерь). Вероятными причинами этого могут быть:
· отложение загрязнений на внутренней поверхности трубопроводов;
· несоответствие фактических диаметров трубопроводов проектным;
· наличие неучтенных местных сопротивлений.
Для уточнения причин повышенных потерь давления были произведены дополнительные измерения.
При помощи толщиномера ультразвукового «ВЗЛЕТ УТ», зарегистрированного в Государственном реестре средств измерений РФ под № 18810-05 (сертификат об утверждении типа средств измерений RU.С.27.022.А № 20277), в нескольких точках тепломагистрали были произведены замеры толщины стенки трубы. На подающем трубопроводе толщина стенки составила мм (то есть отклонение составляет ~1%), на обратном трубопроводе толщина стенки составила мм (то есть отклонение составляет ~0,9%). Ввиду того, что толщина стенки имеет малое отклонение от паспортных характеристик трубопроводов, ее вариация не может быть основной причиной повышенных потерь давления в теплосети.
При помощи штангенциркуля с пределом измерений 500 мм и ценой деления 0,1 мм были произведены измерения диаметров трубопроводов в нескольких точках тепломагистрали. Получены следующие данные: на подающем трубопроводе мм, на обратном трубопроводе . Ввиду того, что отклонение диаметра трубопроводов не превышает 0,8%, то это не может являться основной причиной повышенных потерь давления в теплосети.
Оценка шероховатости внутренней поверхности труб, ввиду отсутствия специализированной инструментальной базы, производилась при помощи расходомера-счетчика ультразвукового портативного «ВЗЛЕТ ПР» (сертификат России об утверждении типа средств измерений RU.С29.006.А № 8881/1 и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений РФ под № 20294-00). Расходомер-счетчик ультразвуковой портативный «ВЗЛЕТ ПР» не позволяет напрямую измерять величину шероховатости стенки трубы, но позволяет произвести ее косвенную сравнительную оценку по форме осциллограммы сигнала расходомера.
Страницы: 1, 2
