1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Промышленной теплоэнергетики» ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПРОМПРЕДПРИЯТИЙ Методические указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию Составители: Т.С. Бакрунова, С.В.

• Гидравлический Расчет Тепловых Сетей Методика

В качестве потребителей тепловой сети выбираются обобщенные потребителя. Теоретические аспекты гидравлических расчетов тепловых сетей. Расчет номинального гидравлического режима. Это классический вид гидравлического.

Елфимов Самара Самарский государственный технический университет 011 2 Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ УДК Гидравлический расчет тепловых сетей промпредприятий: метод. К практическим занятиям и курсовому проектированию по источникам и системам теплоснабжения промпредприятий для студентов специальностей, и других специальностей./ Сост. Бакрунова, С.В.

Самара: Самар. Ун-т, с.: 3 ил. Приведены основные зависимости, применяемые при гидравлическом расчете тепловых сетей, некоторые справочные материалы, примеры расчета коротких трубопроводов, простых транзитных трубопроводов и разветвленных сетей. Рецензент: д-р техн. Бакрунова, С.В.

Елфимов, 011 Самарский государственный технический университет, 011 3 Гидравлический расчет тепловых сетей Задачи гидравлического расчета При гидравлическом расчете определяют диаметр трубопроводов, падение давления, устанавливают величины давления в различных точках сети, увязываются все точки системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах. Иногда в задачу гидравлического расчета входит определение пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потери давления. Результаты гидравлического расчета позволяют решить ряд задач: определить капиталовложения, расход металла, основной объем работ по сооружению тепловой сети; установить характеристики циркуляционных и подпиточных насосов, количество насосов и их размещение; выяснить условия работы тепловой и абонентских систем и выбрать схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети; выбрать авторегуляторы для тепловой сети и абонентских вводов; разработать рациональные режимы эксплуатации.

Для проведения гидравлического расчета задаются схема и профиль тепловой сети, указываются размещение станции и потребителей, расчетные нагрузки. Основные расчетные зависимости Падение давления на горизонтальном участке трубопровода может быть представлено в виде двух слагаемых: 3. 4 P P л P м, (1) где Pл - линейное падение давления; P м - падение давления в местных сопротивлениях. Линейное падение давления представляет собой падение давления на прямолинейных участках трубопровода за счет трения. Падение давления в местном сопротивлении представляет собой падение давления в арматуре (задвижках, кранах и т.д.) и других элементах оборудования, размещенных неравномерно по длине трубопровода (коленах, шайбах, переходах и т.д.). Линейное падение давления в трубопроводе определяется по формуле P R lл л где Rл - удельное линейное падение давления, т.е.

Линейное падение давления на единицу длины трубопровода; l длина трубопровода, м. Удельное падение давления в трубопроводе определяется исходы из уравнения Д Арси: w ρ Rл λ, (3) d где w - скорость движения теплоносителя, м/с; λ коэффициент гидравлического трения; ρ плотность, кг/м 3; d внутренний диаметр трубы, м. Если скорость транспортируемой среды выразить через уравнение неразрывности V 4V w, (4) f d то выражение для расчета удельного падения линейного давления примет вид 4 V Rл 0,815λ ρ.

(5) 5 d 5 Коэффициент гидравлического трения определяется режимом течения и характером состояния внутренней поверхности трубопровода. В области ламинарного течения коэффициент гидравлического трения не зависит от состояния внутренней поверхности и определяется по формуле Паузейля: 64 λ.

(6) Re Выразив в критерии Re скорость через уравнение неразрывности и подставив значение λ, определяемое по формуле (6), после преобразований получим: V Rл 40,8γ ρ. (7) 4 d Это выражение показывает, что линейное падение давления прямо пропорционально первой степени расхода и обратно пропорционально четвертой степени диаметра трубопровода. Ламинарное движение в промышленных установках практически встречается редко. Транспорт тепла обычно осуществляется при турбулентном режиме движения теплоносителя. В области турбулентного движения коэффициент гидравлического трения сильно зависит от характера состояния внутренней поверхности трубопровода и характера движения теплоносителя. По характеру движения теплоносителя различают два течения: течение в гладких трубах и течение в шероховатых трубах. Течение в гладких трубах возможно с числами Re более точные значения дает формула Никурадзе: 5 6 λ 0,1 0,003.

(9) 0,37 Re Иногда для чисел Re пользуются формулой А.Д. Альтшуля: 1 λ. (10) 1,8lg Re 1,64 Подставляя в выражение для R л значение коэффициента гидравлического трения по формуле Блазиуса, получим: 0,5 V Rл 0,45v ρ. (11) 4,75 d Линейное падение давления в гладких трубах при турбулентном движении пропорционально расходу в степени 1,75 и обратно пропорционально диаметру в степени 4,75. Исследования режимов течения в шероховатых трубах показывают, что существуют некоторое значение Re пр, при переходе через которое при дальнейшем увеличении числа Re коэффициент гидравлического трения остается постоянным λ=const. В переходной области чисел Рейнольдса 300 Re пр коэффициент гидравлического трения k зависит только от отношения э и на зависит от Re.

R Под эквивалентной относительной шероховатостью реального трубопровода понимается искусственная относительная равномерная шероховатость цилиндрической стенки, коэффициент гидравлического трения которой в области Re Re пр такой же, как и в данном реальном трубопроводе. Коэффициент гидравлического трения для стальных труб в зависимости от числа Re и относительной шероховатости определяется по эмпирической зависимости, предложенной А.Д. Альтшулем: 6 1,75 7 Kэ 68 λ 0,11. (1) d Re При K э = 0 формула Альтшуля переходит в формулу Блазиуса. При Re = формула Альтшуля переходит в формулу профессора Б.Л. Шифринсона: Kэ λ 0,11.

(13) d Принимая допустимое расхождение в величинах коэффициента гидравлического трения по формулам Альтшуля и Шифринсона 3%, получим значение предельного числа Re: λ А d 1 0,33; Re пр 568. Знімні протези реферат. (14) λ Ш Kэ Значение Re Re кр, следовательно, трубопровод работает в области квадратичного закона. Тогда коэффициент гидравлического трения 0,5 Kэ λ 0,11 0,0. Удельное падение давления от трения w 1 96,1 R л λ ρ 0,0 1. G d 9,81 0, Эквивалентная сумма местных сопротивлений l э = ld = 100 0, = 65 м. Приведенная длина l пр = l + l э = = 1465 м.

Падение давления на участке ΔP = R л l пр = 1, 1465 = кг/м = 0,175 МПа или H 19, 4 м. 96,1 Пример 3. Дана схема разветвленной двухтрубной водяной сети (см.

Давление в начале тепловой сети P н = 8 кг/см = 0,785 МПа, давление в конце 6 участка 6 кг/см = 0,589 МПа, давление в конце 5 участка 5 кг/см = 0,491 МПа. Длина тепловой сети от ТЭЦ до 6 абонента l 0-6 = 100 м, от ТЭЦ до 5 абонента l 0-5 = 1500 м. 18 Определить главную магистраль из условия наименьшего падения давления. Удельное падение давления на участке от ТЭЦ до шестого абонента R P,8 кг/м м 0, l кпа. Удельное падение давления на участке от ТЭЦ до пятого абонента R P кг/м м 0, l кпа.

Таким образом, основной магистралью является линия, соединяющая ТЭЦ и шестой абонент Пример 4. Определить диаметры участков двухтрубной отопительной водяной сети, а также действительные потери напора. Схема сети, длины участков и расходы воды у потребителей даны на рис. G A = 300 т/ч; G B = 00 т/ч; G С = 100 т/ч Рис. Схема отопительной водяной сети На каждом участке имеются по две задвижки, сальниковые компенсаторы через каждый 100 м и по три сварных отвода.

18 19 Характер падения давления по длине принять равномерным, а потери напора в падающей и обратной линиях принять одинаковыми. Решение Выбираем расчетную магистраль, она должна обладать наименьшим удельным падением давления. Так как потери напора для всех элеваторных вводов одинаковы, то наименьшие удельные потери напора в сети будут для наиболее удаленного абонента.

Таким образом, главной магистралью будет линия О С. Расчет главной магистрали 1. Суммарный расход воды по тепловой сети G р = G А + G В + G С = = 600 т/ч.

Предварительно определим коэффициент местных потерь по формуле (1): α 0,4. Так как падение давления на магистрали нам неизвестно, то по рекомендации СНиП принимаем удельное падение давления для магистрали R л = 8 кг/м м = 78,5 Па/м. Расчет начинаем с конечного участка III. Расход воды по III участку G III 8 кг/с.

По номограмме, зная G III и R, определим предварительно диаметр трубопровода на участке. В нашем 3600 случае d III = 183 мм. Окончательный расчет.

Уточняем полученный диаметр трубопровода до ближайшего по ГОСТ, который равен d III = 184 мм. Тогда по номограмме R л = 7,75 кг/м м = 76 Па/м.

19 20 Участок R, Па/9,81 м R, Па/9,81 м ΔP, Па/9,81 6. Определим эквивалентную длину участка.

Задвижка l л =,9 Х = 5,8. Сварные колена l э = 5,1 Х 3 = 15,3. Сальниковый компенсатор lэ, l 36,1 э 7. Приведенная длина участка l пр =,1 = 636,1 м. Действительное падение давления на участке ΔP III = R л l э = 7,75 636,1 = 4930 кг/м = 48,4 кпа. Или 4930 H III 5,06 м.

975 Аналогично рассчитываем другие участки главной магистрали и результаты сводим в табл. Таблица Предварительный расчет Окончательный расчет G, т/ч l, м d, мм d, мм l э, м l пр, м ΔH, м I,01 II,5 III,75 36,1 636,06 Расчет ответвлений 1. Принимаем, что падения давления на участках равны между собой. Тогда для участка «Б» 4930 R л 9,9 кг/м м = 97,3 Па/м,4. Предварительно диаметр участка V при расходе воды 0 21 G V 55,6 кг/с и R л = 9,9 кг/м м = 97 Па/м 3600 определяем о номограмме: d V = 15 мм. Округляем полученный диаметр до стандартного: d Vp = 07 мм.

Действительное удельное линейное падение давления по номограмме R V = 11 кг/м м = 108 Па/м. Действительная эквивалентная длина участка V: Тройник ξn = 16,3 1 = 16,3 Задвижка ξn = 3, = 6,4 Компенсатор ξn =,1 4 = 8,4 7,4 3, Сварные колена ξn e эv 53,7 6. Приведенная длина участка l прv =,7 = 454 м. Действительные потери напора на участке V ΔP V = R V l прv = = 5000 кг/м = 0,0491 МПа или 5000 h 5,15 м Аналогично рассчитываем участок IV. Результаты отчета сводим в табл. 1 22 Участок R, Па/9,81 м R, Па/9,81 м ΔP, Па/9,81 Таблица 3 Предварительный расчет Окончательный расчет G, т/ч l, м d, мм d, мм l э, м l пр, м ΔH, м IV,84 V,15 9. На основании данных расчета строится график напоров (пьезометрический график).

23 Библиографический список 1. Теплофикация и тепловые сети.

М.: Энергия, 00. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. М.: Энергия, СНИП Ч. Нормы проектирования. Тепловые сети. Содержание Гидравлический расчет тепловых сетей 3 Задачи гидравлического расчета 3 Основные расчетные зависимости 3 Порядок гидравлического расчета коротких трубопроводов 9 Порядок гидравлического расчета простых транзитных трубопроводов 10 Методика расчета разветвленных тепловых сетей 1 Примеры расчета тепловых сетей 14 Библиографический список 3 3 24 Методические указания к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию БАКРУНОВА Татьяна Сергеевна, ЕЛФИМОВ Сергей Владимирович Гидравлический расчет тепловых сетей промпредприятий Подписано в печать Формат Бумага офсетная. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет», г.

Молодогвардейская, 44. Главный корпус Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета, г. Молодогвардейская, 44.

МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 2.1. ЗАДАЧИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА Гидравлический расчет тепловой сети ведут по участкам. Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов d на каждом участке, обеспечивающих пропуск заданного расхода теплоносителя G при заданных потерях давления Dp или напора DН. Также могут быть решены и другие задачи: определение потерь давления Dр или напора DН на участках тепловой сети диаметром d при заданных расходах G, определение пропускной способности G участков трубопроводов диаметром d при перепадах давления на участках Dр или потерях напора DН.

На основании результатов гидравлического расчета участков определяют потери давления или напора по сети в целом, выбирают оборудование, в том числе насосы для водяных и конденсатных сетей, разрабатывают гидравлические режимы. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА Потери давления на участках теплопроводов складываются из потерь на трение, называемых также линейными потерями Dр Л, и потерь в местных сопротивлениях Dр М: Dр=Dр Л+Dр М (2.1.) где Dр Л – потеря давления собственно в трубопроводе; Dр М – потеря давления при расширениях, сужениях, поворотах трубопровода и в различных устройствах, установленных на участке (компенсаторах, задвижках, клапанах и т.д.). Рассмотрим более подробно линейные потери давления Dр Л при течении несжимаемой жидкости.

Плотность несжимаемой жидкости ρ при изменении давления практически не меняется. При этом условии на участке трубопровода с внутренним диаметром d скорость теплоносителя ω также остается неизменной. В этом случае линейная потеря давления Dр Л определяется по формуле Дарси-Вейсбаха Dр Л=λ, (2.2.) где λ – коэффициент гидравлического трения; L – длина участка трубопровода.

При гидравлических расчетах часто используют понятие удельной линейной потери давления R Л, которая представляет собой линейную потерю давления. Отнесенную к единице длины участка трубопровода.: R Л=Dр Л/L. (2.3.) Из уравнений (2.1.) и (2.2.) следует, что R Л=λ. (2.4.) При ламинарном течении теплоносителя по трубопроводу коэффициент гидравлического трения определяют по формуле Пуазейля-Гагена λ=64/Re.

(2.5.) Эту формулу используют при Re≤2300. При более высоких значениях числа Рейнольдса, в так называемой переходной области, коэффициент гидравлического трения в гидравлически гладких трубах следует рассчитывать по формуле Блазиуса λ=0,3164/Re 0,25. (2.6) Большинство труб, используемых для теплоснабжения, с точки зрения гидравлики являются шероховатыми. В переходной области режим течения жидкости в таких трубах определяется не только числом Re, но и величиной относительной эквивалентной шероховатости k Э/d, которая представляет собой отношение абсолютной эквивалентной шероховатости k Э к внутреннему диаметру трубы d. Под абсолютной эквивалентной шероховатостью k Э понимают такую высоту выступов равномерной искусственной шероховатости, при которой коэффициент гидравлического трения получается таким же, как и в реальной трубе. Значения эквивалентной шероховатости, м, определенные опытным путем для различных видов труб приведены ниже.

Паровые сети0,0002 Водяные тепловые сети.0,0005 Тепловые сети горячего водоснабжения и конденсатопроводы.0,001 Для расчета гидравлического трения в рассматриваемых условиях наиболее удобна формула А.Д.Альтшуля λ=0,11. (2.7.) Эта формула используется при 10≤Re 500 (2.7.) практически совпадает с (2.8.). Получим формулу расчета удельной линейной потери давления R Л при внутреннем диаметре теплопровода d и пропускной способности участка сети G.

Гидравлический Расчет Тепловых Сетей Методика

Уравнение (2.4.) с учетом уравнения неразрывности G=ρω, (2.9.) где G – массовый секундный расход теплоносителя на участке, преобразуется к виду R Л=λ. (2.10.) Отсюда следует, что d=; (2.11.) G=. (2.12.) В зависимости от режима работы теплопровода в уравнения (2.10) – (2.12.) следует подставлять значение коэффициента гидравлического трения λ из (2.5.) - (2.8.). Режим работы водяных тепловых сетей чаще всего соответствует области квадратичного закона. В этих условиях (2.10) – (2.12.) с учетом (2.8.) принимают вид.