Содержание
Расчёт диаметра трубы выполняют на основании двух критериев — допустимая скорость потока и допустимые потери давления на одном метре трубы.
Критерий подбора диаметра труб по допустимым потерям давления, является экономическим и заключается в определении баланса между капитальными и эксплуатационными затратами. Увеличение диаметра трубы влечёт за собой рост её стоимости, а для прокачки воды через трубу меньшего диаметра необходимо затратить больше энергии на привод насоса.
Для технико-экономического обоснования выбора диаметра трубы — строят график зависимости капитальных и эксплуатационных затрат от диаметра трубопровода. Оптимальный диаметр трубы определяют на точке пересечения кривой капитальных и кривой эксплуатационных затрат.
Ограничение скорости потока в трубах вызвано гигиеническими нормами допустимого эквивалентного уровня шума дБ. Максимально допустимые скорости воды в трубопроводах системы отопления зависят от диаметра труб и колеблются в диапазоне от 0.8 до 1.5 м/c, а в трубопроводах системы водоснабжения ограничены значением 3 м/c.
Выше приведенная программа рассчитает необходимый диаметр трубы, удельные потери давления на которой не будут превышать 100 Па/м.
Конструкторский расчет. Определение диаметров трубопроводов тепловой сети
Санкт-Петербург, 13 — 15 марта 2019 года
Семинар по теплоснабжению
Подбор диаметров трубопроводов тепловой сети (конструкторский расчет)
Лекция Генерального директора ООО "Политерм" Григория Крицкого
Рассмотрены основные этапы конструкторского расчета. На примере выполнены расчеты по подбору диаметров трубопроводов в ZuluThermo
В задачу гидравлического расчета входит определение диаметра трубопровода, падения давления между отдельными точками, определения давления в различных точках, увязка всех точек системы с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и у абонементов при статических и динамических режимах.
Определение расхода теплоносителя
Расход теплоносителя в сети можно вычислить по формуле:
где — тепловая мощность системы отопления, кВт;
— расчетная температура подающей и обратной воды в системе отопления, °С;
— теплоемкость воды, кДж/(кг·°С).
Для участка 0 тепловая мощность будет равна сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, то есть . Расчетные температуры прямой и обратной воды примем 95°С и 70°С. Таким образом, расход воды для участка 0 составит:
Для остальных участков вычисление расходов теплоносителя сведено в таблицу 4.1 теплоснабжение теплопотребление нагрузка теплоноситель
Расчет диаметра трубопровода
Оценим предварительный диаметр трубопровода, используя формулу массового расхода:
где — скорость теплоносителя, м/с.
Скорость движения воды примем 1,5 м/с [3],плотность воды при средней температуре в сети 80-85°С составит . Тогда диаметр трубопровода составит:
Из ряда стандартных диаметров принимаем диаметр 680?9 мм. Для него проводим следующие расчеты. Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения давления в трубопроводе является уравнение Д’Арси:
где — коэффициент гидравлического трения;
— скорость среды, м/с;
— плотность среды, кг/м 3 ;
— внутренний диаметр трубопровода, м;
— массовый расход, кг/с.
Коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от эквивалентной шероховатости и критерия Рейнольдса. Для транспорта тепла применяют шероховатые стальные трубы, в которых наблюдается турбулентное течение. Полученная опытным путем зависимость коэффициента гидравлического трения стальных труб от критерия Рейнольдса и относительной шероховатости хорошо описывается универсальным уравнением, предложенным А.Д. Альтшулем:
где — эквивалентная шероховатость, м;
— внутренний диаметр трубопровода, м;
Эквивалентная шероховатость для водяных сетей, работающих в условиях нормальной эксплуатации, составляет . Критерий Рейнольдса вычисляем по формуле:
где — кинематическая вязкость, м 2 /с.
Для температуры 80°С кинематическая вязкость воды составляет . Таким образом, имеем:
Предполагаем, что трубопровод работает в квадратичной области. Найдем новое значение диаметра по формуле:
Таким образом, предварительно принятый диаметр верен.
Расчет падения давления в трубопроводе
Падение давления в трубопроводе может быть представлено как сумма двух слагаемых: линейного падения и падения в местных сопротивлениях
где — линейное падение давления на трение, Па;
— падение давления в зависимости от наклона трубопровода, Па.
Падение давления на трение вычисляют по формуле:
где ? =1,96 — коэффициент трения для новых труб с абсолютной шероховатостью 0,5 мм;
l — длина участка трубопровода, м;
? — скорость на участке, принимаем постоянной для всех участков 1,5 м/с;
d — диаметр трубопровода, d = 0,5 м.
Падение давления в зависимости от наклона трубопровода вычисляем по формуле:
Где m — масса воды проходящая через участок, кг/с;
h — разница высот между участками, м.
Для расчета расходов теплоносителя будем использовать второй закон Кирхгофа, согласно которому сумма потерь напора для замкнутого контура равна 0.
Задаемся произвольными значениями расходов воды по участкам:
Определим сопротивления на соответствующих участках по формуле:
Определим величину невязки потерь напора :
Т.к. то нужен перерасчет. Для этого нам нужен поправочный расход:
Находим следующие расходы воды:
Найдем величину невязки потерь напора второго приближения:
Для более точного определения сделаем пересчет:
Находим следующие расходы воды:
Для более точного определения сделаем ещё один пересчет:
Находим следующие расходы воды:
Таблица 4.1 — Расходы теплоносителя по участкам магистральной теплосети
Загрузка...
