Гидравлический расчет паропроводов в общем случае, производят с учетом изменения состояния пара за счет падения его давления при движении по трубопроводу и падения температуры за счет потерь теплоты в окружающую среду.
В настоящей работе рассматривается только фактор падения давления, как оказывающий решающее значение на изменение состояния пара и выбор диаметров трубопроводов при транспортировании пара на умеренные расстояния.
Состояние пара принимают для каждого расчетного участка при его средней плотности на данном участке.
Плотность пара определяют в зависимости от давления по таблице 2.
Так как давление пара, в свою очередь, зависит от гидравлических потерь, расчет паропроводов ведут методом последовательных приближений. Задаваясь потерями давления на участке, находят давление в конце рассчитываемого участка и для полученного значения по таблицам находят плотность пара.
С достаточной степенью точности плотность пара на участке определяют по формуле :
, кг/м3, (2.1)
где ρн и ρк - плотность пара в начале и конце расчетного участка, кг/м3.
Удельную потерю давления на трение в паропроводах определяют по располагаемому перепаду давления. При этом скорость движения насыщенного пара не должна быть больше значений, указанных в таблице 5.
Располагаемую удельную потерю давления на трение определяют по формуле
,Па/м, (2.2)
где Pн – давление пара на выходе из источника теплоты или в точке подключения ответвления, МПа;
Pк – давление пара у потребителей, МПа;
∑l – суммарная длина участков рассчитываемой магистрали или ответвления, м;
α – коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях, приближенные значения которого можно принимать по таблице 3, заимствованной из [1].
Однако необходимо иметь в виду, что приближенный метод оценки доли потерь на местные сопротивления через коэффициент α используется только для определения располагаемой удельной потери давления на трение, используемой в дальнейшем для подбора диаметра паропровода и потерь давления на трение.
Таблица 2 – Термодинамические свойства сухого насыщенного пара и
воды на линии насыщения
Давление P в Мпа (абсолютное) | Температура насыщения ts в оС | Сухой насыщенный пар | Вода на линии насыщения | Скрытая теплота парооб-разова-ния в кДж/кг | Давление P в Мпа (абсолютное) | Температура насыщения ts в оС | Сухой насыщенный пар | Вода на линии насыщения | Скрытая теплота парооб-разова-ния в кДж/кг | ||||
Плот-ность ρ в кг/м3 | Энталь-пия h в кДж/кг | Плотность ρ в кг/м3 | Энталь-пия h в кДж/кг | Плот-ность ρ в кг/м3 | Энталь-пия h в кДж/кг | Плотность ρ в кг/м3 | Энталь-пия i в кДж/кг | ||||||
0,10 | 99,09 | 0,5797 | 2671,46 | 958 | 415,61 | 2260,9 | 0,52 | 152,59 | 2,718 | 2751,6 | 915 | 644,0 | 2107,6 |
0,11 | 101,76 | 0,6337 | 2680,8 | 957 | 426,83 | 2253,8 | 0,54 | 154,02 | 2,817 | 2753,2 | 914 | 649,9 | 2103,4 |
0,12 | 104,25 | 0,6873 | 2684,5 | 955 | 437,35 | 2247,1 | 0,56 | 155,41 | 2,915 | 2754,9 | 912 | 656,12 | 2098,8 |
0,13 | 106,56 | 0,7407 | 2688,3 | 954 | 447,16 | 2241,2 | 0,58 | 156,76 | 3,013 | 2756,6 | 912 | 662,02 | 2094,6 |
0,14 | 108,74 | 0,7943 | 2691,2 | 952 | 456,37 | 2234,9 | 0,60 | 158,08 | 3,111 | 2758,3 | 910 | 667,46 | 2090,0 |
0,15 | 110,79 | 0,8467 | 2694,6 | 951 | 465,04 | 2229,5 | 0,62 | 159,35 | 3,209 | 2759,5 | 909 | 673,3 | 2086,2 |
0,16 | 112,73 | 0,9001 | 2697,5 | 950 | 473,26 | 2224,0 | 0,64 | 160,61 | 3,307 | 2761,2 | 906 | 678,8 | 2082,4 |
0,17 | 114,57 | 0,9524 | 2700,4 | 949 | 481,05 | 2219,4 | 0,66 | 161,82 | 3,404 | 2762,5 | 905 | 683,8 | 2078,7 |
0,18 | 116,33 | 1,0046 | 2702,9 | 947 | 501,12 | 2214,4 | 0,68 | 163,01 | 3,501 | 2763,7 | 905 | 689,3 | 2074,5 |
0,19 | 118,01 | 1,057 | 2705,5 | 946 | 495,68 | 2209,8 | 0,70 | 164,17 | 3,60 | 2764,9 | 904 | 691,8 | 2070,7 |
0,20 | 119,62 | 1,109 | 2707,9 | 945 | 502,55 | 2205,6 | 0,72 | 162,31 | 3,697 | 2766,2 | 903 | 699,3 | 2066,9 |
0,22 | 122,65 | 1,212 | 2712,2 | 941 | 515,37 | 2196,8 | 0,74 | 166,42 | 3,794 | 2767,0 | 901 | 703,9 | 2063,2 |
0,24 | 125,46 | 1,315 | 2716,4 | 940 | 527,52 | 2188,9 | 0,76 | 167,51 | 3,891 | 2768,3 | 900 | 708,9 | 2059,4 |
0,26 | 128,08 | 1,417 | 2720,1 | 938 | 538,42 | 2181,7 | 0,78 | 168,57 | 3,989 | 2769,6 | 899 | 713,6 | 2056,0 |
0,28 | 130,55 | 1,520 | 2723,5 | 936 | 549,31 | 2174,2 | 0,80 | 169,61 | 4,085 | 2770,4 | 898 | 718,2 | 2052,3 |
0,30 | 132,88 | 1,621 | 2728,1 | 934 | 563,97 | 2164,1 | 0,82 | 170,63 | 4,182 | 2771,3 | 897 | 722,4 | 2048,9 |
0,32 | 135,08 | 1,722 | 2729,4 | 930 | 568,58 | 2160,8 | 0,84 | 171,63 | 4,279 | 2772,5 | 896 | 726,5 | 2045,9 |
0,34 | 137,18 | 1823 | 2732,2 | 930 | 577,38 | 2154,9 | 0,86 | 172,61 | 4,375 | 2773,4 | 895 | 731,2 | 2038,8 |
0,36 | 139,18 | 1,923 | 2734,8 | 929 | 586,18 | 2148,6 | 0,88 | 173,58 | 4,472 | 2774,2 | 894 | 735,3 | 2038,8 |
0,38 | 141,09 | 2,024 | 2737,3 | 925 | 594,14 | 2143,2 | 0,90 | 174,53 | 4,568 | 2775,0 | 893 | 739,5 | 2035,5 |
0,40 | 142,92 | 2,124 | 2739,8 | 925 | 602,10 | 2137,7 | 0,92 | 175,46 | 4,664 | 2775,9 | 892 | 743,7 | 2032,1 |
0,42 | 144,68 | 2,223 | 2741,9 | 922 | 609,65 | 2132,3 | 0,94 | 176,38 | 4,762 | 2776,7 | 890 | 747,9 | 2028,8 |
0,44 | 146,38 | 2,323 | 2744,0 | 921 | 617,19 | 2126,8 | 0,96 | 177,28 | 4,859 | 2777,6 | 889 | 751,7 | 2025,9 |
0,46 | 148,01 | 2,422 | 2746,1 | 920 | 624,3 | 2122,2 | 0,98 | 178,16 | 4,953 | 2778,4 | 889 | 755,5 | 2022,9 |
0,48 | 149,59 | 2,521 | 2748,2 | 919 | 631,0 | 2117,2 | 1,00 | 179,04 | 5,051 | 2779,2 | 889 | 759,6 | 2019,9 |
0,50 | 151,11 | 2,62 | 2737,3 | 916 | 637,3 | 2112,6 | 1,05 | 181,16 | 5,291 | 2780,9 | 887 | 768,9 | 2012,0 |
Таблица 3 - Значения коэффициента α для определения суммарных
эквивалентных длин местных сопротивлений
Типы компенсаторов | Условный диаметр трубы dу , мм | Значения коэффициента α | |
для паропроводов | для водяных тепловых сетей и конденсатопроводов | ||
Транзитные тепловые сети
Прочие тепловые сети
Таблица 4 - Максимальная скорость движения пара в паропроводах *
Условный диаметр труб dу | Скорость движения, м/с, пара | |
перегретого | насыщенного | |
≤200 >200 | 50 80 | 35 60 |
*В ответвлениях к отдельным потребителям допускается увеличение скорости движения пара примерно на 30%.
Для определения потерь давления в местных сопротивлениях необходимо сначала найти сумму коэффициентов местных сопротивлений для каждого участка по таблице 5, затем, в зависимости от диаметра трубопровода, по таблице 6 выписать значение эквивалентной местным сопротивлениям длины lэ при ∑ζ= 1, умножить эту длину на сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке. Прибавив полученную величину lэ участка к длине участка, взятой с расчетной схемы, получаем приведенную длину участка lпр.
Гидравлический расчет паропроводов можно проводить как по таблицам, так и по номограммам, составляемым для определенных плотностей теплоносителя ρ, абсолютной эквивалентной шероховатости Кэ и диаметров трубопроводов Dв.
При гидравлическом расчете паровых сетей Кэ принимают равной 0,0002 м, при расчете конденсатопроводов – 0,001м.
При отсутствии диаграмм или таблиц, составленных для указанных значений Кэ, можно пользоваться другими, но полученные в этом случае значения R и lэ пересчитываются по формулам:
при значениях Кэ≠ Кэ(т)
, Па/м (2.3)
, м (2.4)
При значениях внутренних диаметров труб, принимаемых в проекте, отличающихся от принятых в таблицах и номограммах, пересчитываются значения R, V и lэ по формулам:
при значениях Dв ≠ Dв(т)
, Па/м (2.5)
, м/с (2.6)
, м (2.7)
При значениях ρ, отличающихся от принятых в таблицах и номограммах, пересчитываются значения R и V по формулам:
при значениях ρ ≠ ρт
,Па/м (2.8)
, м/с (2.9)
В приведенных выше формулах значения Rт, Vт lэ(т) Кэ(т) и Dв(т) относятся к величинам, принимаемым по соответствующим таблицам или номограммам, составленным для каких-либо условных значений ρ, Кэ, Dв; эти же значения без индекса “т” – пересчитанные на конкретные проектные величины ρ, Кэ, Dв , отличающиеся от табличных или принимаемых по номограммам.
ПРИМЕР 1. Рассчитать паропровод (рис.1) при следующих исходных данных.
1. Пар подается в три здания №№ 2,3,4.
2. Начальное давление пара на выходе из источника теплоты (здание №1) Pн=0,6 МПа (избыточное)
3. Пар – насыщенный.
4. Требуемое конечное давление пара у потребителей (Рк):
Ø в здании №2 – 0,2 МПа
Ø в зданиях №3,4 – 0,3 МПа
5. Расходы пара потребителями
Ø здание №2 – 5,4 т/ч (1,5 кг/с)
Ø здание №3 – 7,2 т/ч (2,0 кг/с)
Ø здание №4 – 10,8 т/ч (3,0 кг/с)
6. Длины участков паропроводов принимаются с расчетной схемы паропроводов:
Ø участок №1 – l = 450 м
Ø участок №2 – l = 420 м
Ø участок №3 – l = 300 м
Ø участок №4 – l = 100 м
Ø участок №5 – l = 150 м.
РЕШЕНИЕ
1.Определяем ориентировочное значение располагаемой удельной потери давления на трение на магистральном направлении – от источника теплоты до здания №4:
Па/м (2.10)
Для предварительного (ориентировочного) расчета по таблице 3 принимаем коэффициент α равным 0,6 как для теплосети с П-образными компенсаторами с гнутыми отводами и предполагаемыми диаметрами трубопровода ≤ 200 мм.
Начальное давление пара на участке Рн = 0,6 МПа.
Плотность насыщенного пара при этом давлении определенная по таблице водяного пара ρн = 3,6 кг/м3.
Рассчитываем предварительную величину давления пара в конце участка
Рк = 0,6 × 106 – 160,26 × 450 × (1 + 0,6) = 484612,8 Па = 0,485 МПа
При этом давлении ρк = 3,0375 кг/м3
Средняя плотность пара на участке
По принятым удельным потерям давления 160,25 Па/м и расходу пара на участке 6,5 кг/с по номограмме (рис.2) находим диаметр паропровода.
Поскольку номограмма составлена для пара с плотностью ρп = 2,45 кг/м3, предварительно пересчитываем располагаемое удельное падение давления на табличную плотность:
Рис.1. Расчетная схема паропровода
- - здания
- - номера участков
Для значения Rрт = 217,17 Па/м и расхода пара на участке 6,5 кг/с находим диаметр паропровода Dв = 259 мм,Wт = 50 м/с, Rт = 200 Па/м.
Определяем действительные потери давления и скорость движения пара:
По таблице 5 определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке.
Для того, чтобы определить местные сопротивления паропровода, его необходимо разбить на независимые по условиям обеспечения компенсации участки, имеющие различные длины и диаметры. Неподвижные опоры устанавливаются: на выходе из источника теплоты, на входе в здания, в местах ответвлений, на поворотах трассы и на прямых участках на расстояниях согласно таблице 8. Между неподвижными опорами на прямых участках предусматривается установка компенсаторов. В результате определяются виды и количество единиц местных сопротивлений.
Вид местного сопротивления ζ
Задвижка 0,5
Компенсатор П-образный с гнутыми отводами (3 шт.) 1,7 × 3 = 5,1
Тройник при разделении потока (проход) 1,0
∑ ζ = 6,6
Рис. 2 – Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов при Кэ = 0,0002 м (rп = 2,45 кг/м3).
Таблица 5 - Коэффициенты местных сопротивлений
Местное сопротивление | ζ | Местное сопротивление | ζ |
Задвижка нормальная Вентиль с косым шпинделем Вентиль с вертикальным шпинделем Обратный клапан нормальный Обратный клапан «захлопка» Кран проходной Компенсатор сальниковый Компенсатор П-образный с гладкими отводами с крутоизогнутыми отводами со сварными отводами Отводы гнутые под углом 900 со складками при R/d 3 4 Отводы сварные одношовные под углом, град*: 60 45 30 | 0,5 0,5 6 7 3 2 0,3 1,7 2,4 2,8 0,8 0,5 0,7 0,3 0,2 | Отводы сварные двухшовные под углом 900 Отводы сварные трехшовные под углом 900 Отводы гнутые под углом 900 гладкие при R/d: 1 3 4 Тройник при слиянии потоков проход* ответвление Тройник при разделении потока проход* ответвление Тройник при потоке расходящемся встречном Грязевик | 0,6 0,5 1 0,5 0,3 1,5 2 1 1,5 2 3 10 |
*Коэффициент ζ отнесен к участку с суммарным расходом воды.
Таблица 6 - Значения для труб при Σζ=1
Размеры труб, мм | , м при Кэ, м | Размеры труб, мм | , м при Кэ, м | ||||||
условный проход | наружный диаметр × толщина стенки | 0,0002 | 0,0005 | 0,001 | условный проход | наружный диаметр × толщина стенки | 0,0002 | 0,0005 | 0,001 |
25 32 40 50 70 80 100 125 150 175 200 250 300 | 33,5×3,2 38×2,5 45×2,5 57×3 76×3 89×4 108×4 133×4 159×4,5 194×5 219×6 273×7 325×8 | 0,84 1,08 1,37 1,85 2,75 3,3 4,3 5,68 7,1 9,2 10,7 14,1 17,6 | 0,67 0,85 1,09 1,47 2,19 2,63 3,42 4,52 5,7 7,3 8,5 11,2 14 | 0,56 0,72 0,91 1,24 1,84 2,21 2,87 3,8 4,8 6,2 7,1 9,4 11,8 | 350 400 400 450 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 | 377×9 426×9 426×6 480×7 530×8 630×9 720×10 820×10 920×11 1020×12 1120×12 1220×14 1420×14 | 21,2 24,9 25,4 29,4 33,3 41,4 48,9 57,8 66,8 76,1 85,7 95,2 115,6 | 16,9 19,8 20,2 23,4 26,5 32,9 38,9 46 53,1 60,5 68,2 75,7 91,9 | 14,2 16,7 17 19,7 22,2 27,7 32,7 38,7 44,7 50,9 57,3 63,7 77,3 |
Таблица 7 – Пролеты между подвижными опорами трубопроводов при надземной прокладке и в тоннелях на прямых участках
Условный проход труб Ду, мм | Компенсаторы П-образные. Компенсаторы сальниковые или самокомпенсация | |||
Пролеты в м при параметрах теплоносителя: Рраб, МПа, t, 0С | ||||
Рр=0,8, t=100 Рр=1,6, t=150 | Рр=0,8, t=250 Рр=1,3, t=300 | Рр=0,8, t=100 Рр=1,6, t=150 | Рр=0,8, t=250 Рр=1,3, t=300 | |
25 32 40 50 70 80 100 125 150 175 200 250 300 350 400 | - 2 2,5 3 3,5 4 5 6 7 8 9 11 12 14 14 | 2 2 2,5 3 3,5 4 5 6 8 9 11 12 14 16 15 | - - - - - - 5 6 7 8 9 11 12 14 13 | - - - - - - 5 6 8 9 11 12 14 16 15 |
Примечания: 1. Для участков между ближайшими к повороту опорами (до и после поворота) к указанным значениям вводится коэффициент 0,67.
2. Для последних двух участков с каждой стороны сальникового компенсатора – 0,8.
Таблица 8 – Расстояния между неподвижными опорами трубопроводов
Условный проход труб Ду, мм | Компенсаторы П-образные | Компенсаторы сальниковые | |||||
Расстояния между неподвижными опорами, м, при параметрах теплоносителя: Рр, МПа, t, 0С | |||||||
Рр=0,8, t=100 Рр=1,6, t=150 | Рр=0,8, t=250 | Рр=1,3, t=300 | Рр=0,8, t=100 Рр=1,6, t=150 | Рр=0,8, t=250 | Рр=1,3, t=300 | ||
25 32 40 50 70 80 100 125 150 175 200 250 300 350 400 | - 50 60 60 70 80 80 90 100 100 120 120 120 140 160 | 50 50 60 60 70 80 80 90 100 100 120 120 120 120 140 | 50 50 60 60 70 80 80 90 90 100 100 100 120 120 140 | - - - - - - 70 70 80 80 80 100 100 120 140 | - - - - - - 60 60 70 70 70 70 70 70 100 | - - - - - - 50 50 60 60 60 60 60 60 80 | |
Примечание: Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов на участках самокомпенсации рекомендуется принимать не более 60% от указанных в таблице для П-образных компенсаторов.
По таблице 6 определяем значение эквивалентной длины для ∑ ζ = 6,6 при Кэ = 0,0002 м, для трубы диаметром 273 ´ 7: lэ/ = 14,1 м; следовательно, суммарная эквивалентная длина для участка 1 будет равна: lэ = 6,6 × 14,1 = 93,1 м
Приведенная длина участка 1 lпр = 450 + 93,1 = 543,1 м
Потери давления на трение и в местных сопротивлениях на участке 1
ΔР1 = 147,6 × 543,1 = 80155,7 Па = 0,0802 МПа
Давление пара в конце участка 1
Рк = 0,60 – 0,0802 = 0,5198 ≈ 052 МПа
Этому давлению соответствует плотность пара ρк = 3,209 кг/м3, что несколько больше, чем было принято в начале расчета.
Определяем фактическую среднюю плотность пара на участке
Величина расхождения
что не превышает допустимые 5%.
Поэтому расчет участка 1 можно считать законченным.
Если окажется, что величина расхождения больше 5%, необходимо, не меняя принятого диаметра паропровода, задаться другой величиной давления в конце рассчитываемого участка, принять соответствующую новому давлению плотность и повторить расчет участка, начиная с этого места.
Следующие участки рассчитываются аналогично, принимая за начальное - давление в конце предыдущего участка.
Результаты расчета заносим в таблицу 9.
3. Расчет участка №2.
Начальное давление пара на участке – 0,52 МПа
Расход пара на участке 18 т/ч (5 кг/с)
Длина участка – 420 м
Плотность пара в начале участка – ρн = 3,209 кг/м3
Предварительная величина давления в конце участка
Рк = 0,52 – [160,26 × 420 × (1 + 0,6)] ×10-6 = 0,412 МПа
Плотность пара при давлении в конце участка – 2,68 кг/м3
Средняя плотность на участке
Пересчитываем допустимое удельное падение давления на участке на табличную плотность
По номограмме находим диаметр трубопровода и скорость пара на участке
Dв = 259 мм; Rт = 125 Па/м; Wт = 28 м/с
Определяем действительные потери давления и скорость пара на участке
Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке
ζ
Отвод гнутый под 90о ( 2 шт.) 0,8 × 2 = 1,6
Компенсатор П-образный с гнутыми отводами (4 шт.) 1,7 × 4 = 6,8
Тройник при разделении потока (проход) 1,0
Значение эквивалентной длины для å ζ = 1 при Кэ = 0,0002 мм, Dн = 273 ´ 7: = 14,1 м; следовательно, эквивалентная длина участка 2 будет lэ = 9,4 × 14,1 = 132,50 м.
Приведенная длина участка 2 lпр = 420 + 132,5 = 452,2 м.
Потеря давления на трение и в местных сопротивлениях на участке
DР2 = 103,99 × 452,2 = 47055 Па = 0,0471 МПа
Давление пара в конце участка Рк = 0,52 – 0,0471 = 0,473 МПа
Этому давлению соответствует плотность пара ρк = 2,965 кг/м3
Средняя плотность пара на участке
Величина расхождения
Расчет можно считать законченным.
4.Расчет участка 3
Начальное давление пара на участке – 0,473 МПа
Расход пара на участке – 10,8 т/ч (3 кг/с)
Длина участка – 300 м
Плотность пара в начале участка ρн = 2,965 кг/м3
Предварительная величина давления в конце участка
Рк = 0,473 – [160,26 × 300 × (1 + 0,6)] × 10-6 = 0,393 МПа.
Плотность пара при давлении в конце участка – 2,566 кг/м3.
Средняя плотность пара на участке
Пересчитываем допустимое удельное падение давления на участке на табличную плотность
По номограмме находим диаметр трубопровода, удельные потери давления и скорость пара на участке: Dв = 207 мм; Rт = 140 Па/м; W = 36 м/с. Определяем действительные потери давления на участке
z
Задвижка 0,5
Компенсатор П-образный с гнутыми отводами (2 шт.) 1,7 × 2 = 3,4
Отвод гнутый под 90о (2 шт.) 0,8 × 2 = 2,6
åz = 6,5
Значение эквивалентной длины для z = 1 при Кэ = 0,0002 мм, Dн = 219´6: = 10,7 м; следовательно, эквивалентная длина участка 3 будет lэ = 6,5 × 10,7 = 69,55 м
Приведенная длина участка 3 lпр = 300 + 69,55 = 369,55 м
Потеря давления на трение и в местных сопротивлениях на участке
DР3 = 124,0 × 369,55 = 45824,2 Па = 0,0458 МПа
Давление пара в конце участка Рк = 0,47 – 0,0458 = 0,4242 МПа
Этому давлению соответствует плотность rк = 2,72 кг/м3
Средняя плотность пара на участке
Величина расхождения
Расчет участка можно считать законченным.
Хотя давление пара в конце участка существенно выше требуемого, снизить его за счет уменьшения диаметра невозможно, т.к. скорость пара уже близка к максимально допустимой.
Для доведения давления до требуемого на вводе в здание №4 необходимо на паропроводе установить редукционный клапан.
5.Расчет ответвления к зданию №2 – участок 4
Начальное давление пара на участке - 0,52МПа
Конечное давление - 0,2 МПа
Расход пара - 5,4 т/ч (1,5 кг/с)
Плотность пара в начале участка - 3,209 кг/м3
Определяем располагаемое удельное падение давления на ответвлении
Учитывая большую величину располагаемого давления в начале ответвления при выборе диаметра трубопровода следует руководствоваться предельно допустимыми скоростями. Предварительно задаемся давлением пара в конце участка равным 0,450 МПа. При этом давлении ρк = 2,864 кг/м3.
Средняя плотность пара кг/м3
По номограмме находим диаметр трубопровода, удельное падение давления и скорость пара на участке:
при Dв = 150 мм; Rт = 210 Па/м; Wт = 35 м/с
при Dв = 125 мм; Rт = 520 Па/м; Wт = 50 м/с.
Исходя из допустимых скоростей в паропроводах для трубопроводов диаметром ≤200 мм - не более 35 м/с и условии, что в ответвлениях допускается увеличение скорости на 30%, принимаем диаметр ответвления равным 125 мм.
Определяем действительные удельные потери давления и скорость на участке
Па/м
м/с
Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке
z
Задвижка 0,5
Компенсатор П-образный с гнутыми отводами 1,7
Отвод гнутый под 90о (2 шт.) 0,8 × 2 = 1,6
åz = 4,8
Значение эквивалентной длины для z = 1 при Dн = 133 мм = 5,68 м; следовательно, эквивалентная длина участка будет lэ = 4,8 × 5,68 = 27,3 м
Приведенная длина участка 4 lпр = 100 + 27,3 = 127,3 м.
Потеря давления на трение и в местных сопротивлениях на участке
DР4 = 400 × 127,3 = 50920 Па = 0,0509 МПа
Давление пара в конце участка Рк = 0,52 – 0,0509 = 0,469 МПа
Этому давлению соответствует плотность rк = 2,964 кг/м3
Средняя плотность пара на участке
Величина расхождения
Расчет можно считать законченным, хотя на ответвлении располагаемое давление израсходовано далеко не полностью: Рк = 0,469 МПа существенно больше требуемых на вводе в здание 2 0,2 МПа.
Однако уменьшение диаметра ответвления повлечет за собой недопустимо высокое увеличение скорости движения пара. В данном случае снижение давления до необходимого должно производиться редукционным клапаном, который следует установить в тепловом пункте на вводе в здание.
6.Расчет ответвления к зданию №3 - участок 5.
Начальное давление пара на участке - 0,473 МПа
Конечное давление - 0,3 МПа
Расход пара - 7,2 т/ч (2 кг/с)
Плотность пара в начале участка - 2,965 кг/м3
Определяем располагаемое удельное падение давления на ответвлении
С целью сокращения объема расчетов для получения оптимального варианта можно предварительно, провести некоторые рассуждения.
Учитывая, что длина участка 5 в два раза меньше длины участка 3, можно предварительно предположить, что допустимая удельная потеря давления на рассчитываемом участке будет ~ в 2 раза больше. Примем ее равной 250 Па/м.
Давление в конце участка в этом случае будет
Рк = 0,473 × 106 – 250 × 150 × (1 + 0,5) = 416750 Па = 0,417 МПа
При этом давлении ρк = 2,71 кг/м3.
Средняя плотность пара
По номограмме (рис.2) находим диаметр трубопровода, удельное падение давления и скорость пара на участке:
при Dв = 150 мм; Rт = 385 Па/м; Wт = 47,8 м/с
Рассчитываем Rт и Wт на конкретные условия
Учитывая, что на ответвлениях допускается увеличение скорости на 30% по сравнению с предельными для магистралей, такая скорость допустима 35 × 1,3 = 45,5 > 42 м/с. Удельная потеря давления хотя и несколько выше принятой в начале расчета, но значительно меньше рассчитанной исходя из располагаемого давления в начале участке. Поэтому диаметр паропровода Dв = 150 мм может быть принят для рассчитываемого участка.
Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке
z
Тройник при разделении потока (ответвление) 1,5
Задвижка 0,5
Компенсатор П-образный с гнутыми отводами 1,7
Отвод гнутый под 90о (2 шт.) 0,8 × 2 = 2,6
åz = 5,3
Значение эквивалентной длины для z = 1 при Dн = 133 и Кэ = 0,0002 м = 7,1 м; следовательно, эквивалентная длина участка будет lэ = 5,3 × 7,1 = 37,63 м.
Приведенная длина участка 5 lпр = 150 + 37,63 = 187,63 м
Потеря давления на трение и в местных сопротивлениях на участке
DР5 = 187,63 × 332,1 = 62312 Па = 0,0623 МПа
Давление пара в конце участка Рк = 0,473 – 0,0623 = 0,411 МПа
Этому давлению соответствует плотность rк = 2,63 кг/м3
Средняя плотность пара на участке
Величина расхождения
Расчет можно считать законченным. Дальнейшее уменьшение диаметра ответвления с целью полностью израсходовать располагаемое давление невозможно, т.к. скорость движения пара в трубопроводе уже, практически, равна предельно допустимой. Для срабатывания избыточного давления на вводе в здание необходимо установить редукционный клапан.
Пример 2 - Гидравлический расчет паропровода при использовании номограммы или таблицы с коэффициентом эквивалентной шероховатости (Кэ), отличающимся от табличного значения.
Необходимость такого расчета может возникнуть, в частности, при отсутствии номограммы для гидравлического расчета паропроводов, составленной для Кэ = 0,0002 м и расходов пара меньше 0,15 кг/с. В этом случае можно воспользоваться номограммой для гидравлического расчета водяных тепловых сетей с Кэ = 0,0005 м (рис.3).
Рис. 3 – Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов при Кэ = 0,0005 м.
Рис. 3 – Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов при Кэ = 0,0005 м (окончание).
Расчет выполняется аналогично приведенному выше с той разницей, что полученные по номограммам с Кэ = 0,0005 м и пересчитанные на фактическую среднюю плотность пара на участке значения R необходимо умножить на величину .
Допустим, необходимо рассчитать участок паропровода с расходом 0,05 кг/с и средней плотностью пара на участке 3,0 кг/м3. Предварительно, находим величину выражения
при Кэ = 0,0002 м; Кэ(т) = 0,0005 м = » 0,8
Следовательно, величину R, полученную по номограмме с Кэ = 0,0005 м, необходимо умножить на коэффициент 0,8. Поскольку для расхода 0,05 кг/с диаметр паропровода будет заведомо меньше 200 мм, при расчете следует ориентироваться на допустимую скорость в пределах 35 м/с. Принимаем dу = 40 мм; Rт = 275 Па/м; W = 16 м/с.
Пересчитываем на Кэ = 0,0002 м
Пересчитывать значение lэ не требуется, т.к. в таблице 7 величина lэ/ приведена для всех значений Кэ.
Таблица 9 – Гидравлический расчет трубопроводов насыщенного пара
№№ участков
|
Расход пара D
Размеры труб, мм
Длина участка трубопровода в м
Начало участка
Скорость пара
Wт,
м/с
Удельные по-те-ри давления на трение
Па/м
Предполагаемая средняя плотность ρср, кг/м3
Скорость движения пара
W =
=Wт × ρт/ ρср,
м/с
Потери давления
Конец участка
Средняя плотность пара
ρср,
кг/м3
Сум-марная потеря давления от источ-ника теплоты, МПа
т/ч
кг/с
условный про-ход Dу
наруж-ный диа-метр х толщи-на стенки трубы dнхS
по пла-ну
l
эквивалент-ная местным сопротивлениям
lэ
приведенная
lпр=l+lэ
давление
Рн,
МПа
(избыточное)
плотность
ρн, кг/м3
на участке
давление
Рк,
МПа (избыточное)
плотность
ρк,
кг/м3
при ρср=2,45 кг/м3
при ρср
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
14
16
17
Магистраль – от здания 1 до здания 4
1
23,4
6,5
250
273х7
450
93,1
543,1
0,60
200
3,32
147,6
80156
2
18,0
5,0
250
273х7
420
132,5
452,5
0,52
125
2,945
103,99
47055
3
10,8
3,0
200
219х6
300
69,5
369,5
0,473
140
2,766
124,0
45824
Ответвления
4
5,4
1,5
125
133х4,3
100
27,3
127,3
0,509
3,209
520
3,185
39,7
400,0
52040
0,469
5
7,2
2,0
150
159х4,5
150
37,63
187,63
0,473
2,965
385
2,84
42
332,1
162312
0,411
Дата: 2019-04-23, просмотров: 1271.