Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

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 ρ_н  и ρ_к - 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 P_н – давление пара на выходе из источника теплоты или в точке подключения ответвления, МПа;

   P_к – 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

Сальниковые до 100 0,2 0,2 П-образные с гнутыми отводами до 300 0,5 0,3 П-образные со сварными или крутоизогнутыми отводами 200 – 350 400 – 500 600 - 1400 0,7 0,9 1,2 0,5 0,7 1

Прочие тепловые сети

Сальниковые до 400 450 - 1400 0,4 0,5 0,3 0,4 П-образные с гнутыми отводами ≤150 175 – 200 250 - 300 0,5 0,6 0,8 0,3 0,4 0,6 П-образные со сварными или крутоизогнутыми отводами 175 – 250 300 – 350 400 – 500 600 - 1000 0,8 1 1 1,2 0,6 0,8 0,9 1

 

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 l_э при ∑ζ= 1, умножить эту длину на сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке. Прибавив полученную величину l_э  участка к длине участка, взятой с расчетной схемы, получаем приведенную длину участка  l_пр.

Гидравлический расчет паропроводов можно проводить как по таблицам, так и по номограммам, составляемым для определенных плотностей теплоносителя ρ, абсолютной эквивалентной шероховатости К_э и диаметров трубопроводов D_в.

При гидравлическом расчете паровых сетей К_э принимают равной 0,0002 м, при расчете конденсатопроводов – 0,001м.

При отсутствии диаграмм или таблиц, составленных для указанных значений К_э, можно пользоваться другими, но полученные в этом случае значения R и l_э пересчитываются по формулам:

при значениях К_э≠ К_э(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 l_э по формулам:

при значениях D_в ≠ D_в(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 ≠ ρ_т

                                  ,Па/м                             (2.8)                                                                 

     , м/с                                (2.9)

    

В приведенных выше формулах значения R_т, V_т l_э(т) К_э(т) и D_в(т) относятся к величинам, принимаемым по соответствующим таблицам или номограммам, составленным для каких-либо условных значений ρ, К_э, D_в; эти же значения без индекса “т” – пересчитанные на конкретные проектные величины ρ, К_э, D_в , 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) P_н=0,6 МПа (избыточное)

3. Пар – насыщенный.

4. Требуемое конечное давление пара у потребителей (Р_к):

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.

2.Рассчитываем участок №1.

Начальное давление пара на участке Р_н = 0,6 МПа.

Плотность насыщенного пара при этом давлении определенная по таблице водяного пара ρ_н  = 3,6 кг/м³.

Рассчитываем предварительную величину давления пара в конце участка

Р_к = 0,6 × 10⁶ – 160,26 × 450 × (1 + 0,6) = 484612,8 Па = 0,485 МПа

При этом давлении        ρ_к = 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 ρ_п = 2,45 кг/м³, предварительно пересчитываем располагаемое удельное падение давления на табличную плотность:

                               

                       

 

 

 

Рис.1. Расчетная схема паропровода

                                             

-   - здания

                        -   - номера участков

 

 

Для значения R^р_т = 217,17 Па/м и расхода пара на участке 6,5 кг/с находим диаметр паропровода D_в = 259 мм,W_т = 50 м/с, R_т = 200 Па/м.

Определяем действительные потери давления и скорость движения пара:

Поскольку диаметр паропровода больше 200 мм, допустимая скорость пара до 60 м/с. Однако, если принять диаметр на один размер меньше, т.е. 200 мм, то предельно допустимая скорость будет только 35 м/с. Поэтому на данном участке не представляется возможным принять диаметр меньше 250 мм, несмотря на некоторый запас располагаемого давления.

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 К_э = 0,0002 м (r_п = 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 К_э = 0,0002 м, для трубы диаметром 273 ´ 7: l_э^/ = 14,1 м; следовательно, суммарная эквивалентная длина для участка 1 будет равна:          l_э  = 6,6 × 14,1 = 93,1 м

Приведенная длина участка 1          l_пр = 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

Р_к = 0,60 – 0,0802 = 0,5198 ≈ 052 МПа

Этому давлению соответствует плотность пара  ρ_к = 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 – ρ_н = 3,209 кг/м³

Предварительная величина давления в конце участка

       Р_к = 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

D_в = 259 мм; R_т = 125 Па/м; W_т = 28 м/с

Определяем действительные потери давления и скорость пара на участке

 

что значительно ниже допустимых 60 м/с. Однако, если принять диаметр паропровода равным 200 мм, скорость пара (табличная) будет 60 м/с, а пересчитанная на фактическую плотность – 50 м/с, что недопустимо для трубопровода d_у  ≤  200 мм. Поэтому принимаем D_у = 250 мм.

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке

ζ

Отвод гнутый под 90^о ( 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

                                                                                                                                                                                                                  å ζ = 9,4

     Значение эквивалентной длины для å ζ = 1 при К_э = 0,0002 мм, D_н = 273 ´ 7: = 14,1 м; следовательно, эквивалентная длина участка 2 будет l_э = 9,4 × 14,1 = 132,50 м.

     Приведенная длина участка 2      l_пр = 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 Р_к = 0,52 – 0,0471 = 0,473 МПа

     Этому давлению соответствует плотность пара ρ_к = 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 ρ_н = 2,965 кг/м³

Предварительная величина давления в конце участка 

Р_к = 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: D_в = 207 мм; R_т = 140 Па/м; W = 36 м/с. Определяем действительные потери давления на участке

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке

                                                                               z

Задвижка                                                                 0,5

Компенсатор П-образный с гнутыми отводами (2 шт.)           1,7 × 2 = 3,4

Отвод гнутый под 90^о (2 шт.)                                                    0,8 × 2 = 2,6

                                                                                     åz = 6,5

Значение эквивалентной длины для z = 1 при К_э = 0,0002 мм, D_н = 219´6: = 10,7 м; следовательно, эквивалентная длина участка 3 будет l_э = 6,5 × 10,7 = 69,55 м

Приведенная длина участка 3 l_пр = 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 Р_к = 0,47 – 0,0458 = 0,4242 МПа

Этому давлению соответствует плотность r_к = 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 ρ_к = 2,864 кг/м³.

Средняя плотность пара  кг/м³

По номограмме находим диаметр трубопровода, удельное падение давления и скорость пара на участке:

при D_в = 150 мм; R_т = 210 Па/м; W_т = 35 м/с

при D_в = 125 мм; R_т = 520 Па/м; W_т = 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 90^о (2 шт.)                                                    0,8 × 2 = 1,6

Тройник при разделении потока (ответвление)                       1,5

                                                                                   åz = 4,8

Значение эквивалентной длины для z = 1 при D_н = 133 мм = 5,68 м; следовательно, эквивалентная длина участка будет l_э = 4,8 × 5,68 = 27,3 м

Приведенная длина участка 4 l_пр = 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 Р_к = 0,52 – 0,0509 = 0,469 МПа

Этому давлению соответствует плотность r_к = 2,964 кг/м³

Средняя плотность пара на участке

 

 

Величина расхождения

Расчет можно считать законченным, хотя на ответвлении располагаемое давление израсходовано далеко не полностью: Р_к = 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      

 Р_к = 0,473 × 10⁶ – 250 × 150 × (1 + 0,5) = 416750 Па = 0,417 МПа

При этом давлении ρ_к = 2,71 кг/м³.

Средняя плотность пара

 

По номограмме (рис.2) находим диаметр трубопровода, удельное падение давления и скорость пара на участке:

при D_в = 150 мм; R_т = 385 Па/м; W_т = 47,8 м/с

Рассчитываем R_т и W_т 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 D_в = 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 90^о (2 шт.)                                           0,8 × 2 = 2,6

                                                                                 

åz = 5,3

 

Значение эквивалентной длины для z = 1 при D_н = 133 и К_э = 0,0002 м = 7,1 м; следовательно, эквивалентная длина участка   будет                     l_э = 5,3 × 7,1 = 37,63 м.

Приведенная длина участка 5 l_пр = 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 Р_к = 0,473 – 0,0623 = 0,411 МПа

Этому давлению соответствует плотность r_к = 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 (К_э), отличающимся от табличного значения.

     Необходимость такого расчета может возникнуть, в частности, при отсутствии номограммы для гидравлического расчета паропроводов, составленной для К_э = 0,0002 м и расходов пара меньше 0,15 кг/с. В этом случае можно воспользоваться номограммой для гидравлического расчета водяных тепловых сетей с К_э = 0,0005 м (рис.3).

 

Рис. 3 – Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов при К_э = 0,0005 м.

Рис. 3 – Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов при К_э = 0,0005 м (окончание).

Расчет выполняется аналогично приведенному выше с той разницей, что полученные по номограммам с К_э = 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 К_э = 0,0002 м; К_э(т) = 0,0005 м  = » 0,8

Следовательно, величину R, полученную по номограмме с К_э = 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 d_у = 40 мм; R_т = 275 Па/м; W = 16 м/с.

Пересчитываем на К_э = 0,0002 м

Пересчитывать значение l_э не требуется, т.к. в таблице 7 величина l_э^/ приведена для всех значений К_э.

Таблица 9 – Гидравлический расчет трубопроводов насыщенного пара

№№ участков

Расход пара D

Размеры труб, мм

Длина участка трубопровода в м

Начало участка

Скорость пара

 

W_т,

м/с

Удельные по-те-ри давления на трение

 

 

Па/м

Предполагаемая средняя плотность ρ_ср, кг/м³

Скорость движения пара

 

W =

=W_т × ρ_т/ ρ_ср,

 

м/с

Потери давления

Конец участка

Средняя плотность пара

 

ρ_ср,

 

кг/м³

Сум-марная потеря давления от источ-ника теплоты, МПа

т/ч

кг/с

условный про-ход D_у

наруж-ный диа-метр х толщи-на стенки трубы d_нхS

по пла-ну

 

l

эквивалент-ная местным сопротивлениям

 

l_э

приведенная

 l_пр=l+l_э

давление

 

Р_н,

 

МПа

(избыточное)

плотность

 

ρ_н, кг/м³

удельные  

 

на участке

давление

Р_к,

 

МПа (избыточное)

плотность

 

ρ_к,

 

кг/м³

при ρ_{ср=2,45 кг/м}³

при ρ_ср

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 19 20

Магистраль – от здания      1 до здания 4

1

23,4

6,5

250

273х7

450

93,1

543,1

0,60

3,6 50

200

3,32

36,9

147,6

80156

0,520 3,209 3,404 0,08

2

18,0

5,0

250

273х7

420

132,5

452,5

0,52

3,209 28

125

2,945

23,3

103,99

47055

0,473 2,965 3,087 0,127

3

10,8

3,0

200

219х6

300

69,5

369,5

0,473

2,965 36

140

2,766

31,9

124,0

45824

0,424 2,720 2,843 0,173

Ответвления

4

5,4

1,5

125

133х4,3

100

27,3

127,3

0,509

3,209

50

520

3,185

39,7

400,0

52040

0,469

2,964 3,086 0,132

5

7,2

2,0

150

159х4,5

150

37,63

187,63

0,473

2,965

48,7

385

2,84

42

332,1

162312

0,411

2,630 2,798 0,19