Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 325 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 3500 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты D H_ист= 35 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети D H_под+ D H_обр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей D H_аб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты H_ст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии H_пл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z = 5 м.

Решение. Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле (62) учебного пособия

      м

Подача сетевого насоса G_сн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя G_d

                                             G_сн= G_d = 3500 т/ч

По приложению №20 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих и один резервный насосы СЭ 1250-140 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 82%.

Требуемый напор подпиточного насоса H_пн определяем по формуле (66) учебного пособия

                       м

Подача подпиточного насоса G_пн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя G_ут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения V_сист. При удельном объеме системы 65 м³/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 325 МВт объем системы V_сист составит

                      V_сист = 65 × Q = 65 × 325 = 21125 м³

Величина утечки G_ут составит

                      G_ут = 0,0075 ×V_сист= 0,0075 × 21125 = 158,5 м³/ч

По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.

Для открытой системы теплоснабжения подобрать сетевые и подпиточные насосы. Среднечасовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение в системе G_hm= 700 т/ч. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение G_hmax= 1700 т/ч. Остальные исходные принять из   примера 3.6. Требуемый напор сетевого насоса H_сн= 120 м.

Решение: Требуемую подачу сетевого насоса G_сн для открытой системы определим по формуле (65) учебного пособия, т/ч.

По приложению №20 принимаем к установке четыре рабочих насоса           СЭ 1250-140 и один резервный, обеспечивающие суммарную подачу 4480 т/ч с некоторым избытком напора при КПД 81%. Для подбора подпиточного насоса при его требуемом напоре H_пн= 50 м, определим его подачу по формуле (68) учебного пособия

                                       G_пн = G_ут+G_hmax

Величина утечки при удельном объеме 70 м³ на 1 МВт тепловой мощности системы составит:

        G_ут= 0,0075 ×V_сист= 0,0075 ×70 × Q = 0,0075 ×70 ×325 = 170,6 м³/ч

Требуемая подача подпиточного насоса G_пн составит

                     G_пн= G_ут + G_hmax= 120,6 + 1700 = 1871 т/ч

По приложению №21 принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы Д 1000-40 обеспечивающие требуемые параметры с КПД 80%.

Расчет самокомпенсации.

 Определить изгибающее напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром d_н = 159 мм у неподвижной опоры А (рис.7) при расчетной температуре теплоносителя t = 150 ⁰С и температуре окружающей среды t_о= -31⁰С. Модуль продольной упругости стали Е = 2x10⁵ МПа, коэффициент линейного расширения a = 1,25x10^-5 1/⁰C. Сравнить с допускаемым напряжением d _доп = 80 МПа

                                Рис.7

Решение. Определим линейное удлинение DL₁ длинного плеча L₁

        DL₁= a ×L₁× (t - t_o) = 1,25x10^-5× 45 × (150 + 31) = 0,102 м

При b = 30⁰ и n = L₁/L₂ = 3 по формуле (88) находим изгибающее напряжение у опоры А

 МПа

Полученное изгибающее напряжение превышает допускаемое    s_доп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота не может быть использован для самокомпенсации.

Расчет тепловой изоляции.

  Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети с d_н = 159 мм, проложенной в канале типа КЛП 90x45. Глубина заложения канала h_к = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t ₀ = 4 ⁰С. Теплопроводность грунта l _гр = 2,0 Вт/м град. Тепловая изоляция - маты из стеклянного штапельного волокна с защитным покрытием из стеклопластика рулонного РСТ. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе t ₁ = 86 ⁰С, в обратном t ₂ = 48 С.

Решение. Определим внутренний d_вэ и наружный d_нэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9´0,45м) и наружным (1,08´0,61м) размерам его поперечного сечения

Определим по формуле (74) термическое сопротивление внутренней поверхности канала R_пк

Определим по формуле (75) термическое сопротивление стенки канала R_к, приняв коэффициент теплопроводности железобетона .

Определим по формуле (76) при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта  термическое сопротивление грунта R_гр

=

Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 ⁰С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего t_тп и обратного t_то трубопроводов согласно:

Определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов из стеклянного штапельного волокна) для подающего , и обратного , трубопроводов:

= 0,042 + 0,00028 × t_тп= 0,042 + 0,00028 × 63 = 0,06 Вт/( м × ⁰С)

= 0,042 + 0,00028 × t_то= 0,042 + 0,00028 × 44= 0,054 Вт/( м ×⁰С)

Определим по формуле (73) термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя,  приняв предварительно толщину слоя изоляции d_и= 50 мм = 0,05 м

Примем по приложению №16 методического пособия, нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q₁₁ = 41,6 Вт/м и обратного q₁₂ = 17,8 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего R_tot,1 и обратного R_tot,2 трубопроводов при К₁= 0,8 (см. приложение №20)

                     м × ⁰С/Вт

                      м × ⁰С/Вт

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего  и обратного  трубопроводов

Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего R_кп и обратного R_ко трубопроводов, м × град/Вт

 м ×⁰С/Вт

 м ×⁰С/Вт

Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего d_к1 и обратного d_к2

Расчет компенсаторов.  

Определить размеры П-образного компенсатора и его реакцию для участка трубопровода с длиной пролета между неподвижными опорами L = 100 м. Расчетная температура теплоносителя t ₁ = 150 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31⁰С. Учесть при расчетах предварительную растяжку компенсатора.

Решение. Приняв коэффициент температурного удлинения                   a = 1,20×10^-2 мм/м×⁰С, определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле (81):

Dl= a × L × ( t₁ - t₀) = 1,20 ×10^-2 ×100 × (150 + 31) = 218 мм

Расчетное удлинение Dl_р с учетом предварительной растяжки компенсатора составит

                                Dl_р= 0,5 × Dl = 0,5 × 218 = 109 мм

По приложению №23, ориентируясь на Dl_p, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность Dl_к= 120 мм, вылет         H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м. По приложению №24 определим реакцию компенсатора Р при значении Р_к= 0,72 кН/см и Dl_р= 10,9 см

                            Р = Р_к × Dl_р= 0,72 × 10,9 = 7,85 кН