Теплоснабжение городского микрорайона в городе Казань

7.1.2. выбираем расчетную ветвь и выполняем маркировку расчетных участков с указанием: номера участка, расхода теплоносителя в т/ч, длинны участка в м и, позже диаметра условного прохода трубопровода в мм.

7.1.3. Выполняем предварительный подбор оптимальных диаметров участков главной расчетной ветки по правилу средних удельных потерь давления в следующем порядке: 
а) определяем долю падения давления в местных сопротивлениях: 
= 0,01 = 0,36 
б) значение среднего удельного падения давления: 
мм/м 
= 80 па/м = 8 мм/м – рекомендуемое удельное падение давления (СНиП). 
в) по известным расходам на участках с помощью таблиц и номограмм [4] диаметры труб с округлением до стандартных размеров.

7.1.4.Выбираем П-образные компенсаторы и расставляем их на расчетной схеме. Для этого расставляем неподвижные опоры с соблюдением допустимых расстояний [7, табл. 3.7, стр.36]. между двух неподвижных опор устанавливаем компенсатор на прямолинейных участках трассы. 

     

7.2.1. После того, как на расчетной схеме будут  указаны все местные сопротивления,  приступаем к окончательному  гидравлическому расчету главной  ветви, который сводим в таблицу  6.

     

7.2.2. На каждом  участке определяется количество  и тип местных сопротивлений   и, по табл. 4.15 [4] находим сумму коэффициентов ∑ξ местных сопротивлений.

     

7.2.3. по таблицам  и номограммам для гидравлического  расчета трубопроводов [4, стр. 190-196] определяем фактические удельные  потери напора на трение R и скорость теплоносителя на участке V м/с. Затем определяем линейные потери напора на участках ΔН_л, м:

     

ΔН_л = L*R*10^-3                         (21) 

     

7.2.4. Потери напора в местных сопротивлениях ΔН_м определяем по номограмме рис. 4.34 [4] в зависимости от скорости воды и суммы коэффициентов местных сопротивлений на участке.

     

7.2.5. определяем  сумму линейных и местных потерь  напора:

     

ΔН = ΔН_л + ΔН_м               (22)  

     

7.3. Проводим  увязку ответвлений. Потери напора  в ответвлении должны быть  равны потерям напора на параллельно  присоединенном участке магистрали. Невязка не должна превышать  15%.

     

7.3.1. определяем  Р_РАСЧ для каждого ответвления:

     

Р_{РАСЧ II} = 1.25 мм/м

     

Р_{РАСЧ I} = 1,25+3,22 = 4,47 мм/м

     

Р_{РАСЧ IV} = 1,25+3,22+0,3 = 4,77 мм/м

     

7.3.2. определяем  R_СР для каждого ответвления:

     

R_{СР II} =

     

R_{СР I} =

     

R_{СР IV} =

     

7.3.3. по расчетный значениям R_СР выбираем наиболее подходящий диаметр.

     

7.3.4. расставляем  на ответвлениях неподвижные  опоры и компенсаторы.

     

7.3.5. выполняем  основной гидравлический расчет  в той же таблице 6.

     

7.3.6. определяем  невязку потерь давления:

     

                        (23)

     

Н_II = 14.4%

     

Н_I = -1,8%

     

H_IV = 6,9%. 
 
 
 

 

Таблица 6. 
 
 
 
 
 

 

     

8. Расчет  участка с П-образным симметричным компенсатором.

     

  

Расчет искусственного компенсатора выполняется для участков трубопроводов всех диаметров, на которых  нет возможности для естественной компенсации с помощью углов  поворота трассы менее 150⁰, подъемов или изгибов трубопровода.

  

Для расчета  выбираем произвольно участок с  диаметром менее 450 мм. Расчет ведем  по [5, стр. 208-209].

  

Цель расчета: подобрать или проверить размеры  компенсатора, при которых напряжения сжатия, возникающие на спинке и  на участках, прилегающих к компенсатору, были бы меньше допустимых:

  

                                     (24)

  

Расчет ведем  в следующем порядке:

1. Вычерчиваем расчетную схему участка трубопровода с компенсатором. Проводим оси X и Y. (приложение лист 2).

В = 5 м – спинка компенсатора;

Н = 5 м – вылет  компенсатора; 
l₃ = 2 м – длинна компенсатора; 
l₂ = l₄ = 2 м – ширина компенсатора; 
l₁ = l₅ = 66 м – плечо компенсатора.

2. Выписываем основные характеристики гнутых гладких отводов для диаметра 377 мм [5, табл. 10.13]

R = 1500 мм – радиус изгиба оси трубопровода; 
k = 4,13 – коэффициент гибкости; 
m = 1,66 – коэффициент концентрации продольных напряжений.

3. Рассчитываем приведенную длину участка трубопровода L_пр, м:

L_пр = l₁+2* l₂+ l₃+ l₅+6,28*R*k = 66+4+2+2+66+6.28*1.5*4.13 = 165.4 м (25)

4. Определяем координаты упругого центра тяжести ( точка О), м.

Для случая симметричного  относительного оси Y компенсатора: 
х₀ = 0                                       (26)

                        (27)

= 0,17

  

Наносим точку  центра тяжести О на расчетную схему и проводим через нее дополнительные оси х₀ и . Для случая симметричного относительно оси у компенсатора оси у и совпадают. 
 

  

5. Определяем  центральный момент инерции Iх₀, м³, относительно осей х₀ и:                                                                                                         (28)

 

  

 

₌ 472.

  

Для случая симметричного  относительного оси у компенсатора

  

= 0

6. Определяем расчетное тепловое удлинение Δх, мм, вдоль оси х:

Δх = ε*Δl                                      (29)

ε

=0.5 – коэффициент предварительной растяжки, по табл. 10.12 [5]; 
Δl= α*(Т₁ – t₀)*L

для Ст3 α=1,25*10^-2 мм/м   Е=1,93 *10^-6 кгс/см²

Т₁ = 150⁰ – температура теплоносителя в подающей трубе;

t₀ = 40⁰ – температура окружающей среды, для канальной прокладки;

L=140 м – длинна расчетного участка.

Δl=1,25*10^-2 * (150-40) *140 = 192,5 мм

Δх = 0,5*192,5 = 96,3

7. Определяем силы упругой деформации, возникающие в центре тяжести Р_к, кгс; для случая симметричного относительно оси у компенсатора:

                                   ₍₃₀₎

I – момент инерции поперечного сечения стенки трубы, см⁴,

= 0,05*(37,7⁴ -35,9⁴) = 17952 см⁴

= 377 мм – наружный  диаметр трубы

= 359 мм – внутренний диаметр трубы.

=707 кгс 

  

8. Определяем  точку наиболее напряженного сечения, наносим ее на расчетную схему  и определяем максимальный изгибающий момент в этой точке:

Так как =0,17<0,5*5 →                                   (31)

= 3415 кгс*м 

  

9. Определяем  возникающие изгибающие напряжения и сравниваем их с допустимыми  значениями .

 
 

, кгс/мм²                            (32)

W – момент сопротивления поперечного сечения стенки трубы, см³,

= 935 cм³. 

  

  = 6,06 кгс/мм²

  

= 10 кгс/мм² > 6,06 кгс/мм².

  

Вывод: фактические значения меньше допустимых – принятые размеры компенсатора соответствуют требованиям прочности. 

9. Расчет  тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети.

 

   

Принятая  конструкция  тепловой изоляции должна отвечать следующим  требованиям:

   

- иметь толщину  не более нормативной, определенной по [2, прил. 12];

   

- обеспечивать  непревышение  нормативных теплопотерь, определенных по [5, табл. 13.4-13.6];

   

- обеспечивать  допустимую температуру на поверхности  изоляции;

   

- обеспечивать заданные пределы изменения температуры теплоносителя на всех участках тепловой сети;

   

- быть экономически  оптимальной.

   

Расчет толщины  тепловой изоляции ведется методом  последовательных приближений, исходя из условия не превышения нормативных  теплопотерь.

   

Расчет ведем  для участка надземной прокладки  для одного подающего трубопровода в следующем порядке:

1. Выписываем нормативные допустимые удельные тепловые потери g_норм для выбранного участка.

    

При диаметре трубы  529 мм и Т₁ = 150⁰ → g_норм = 196 ккал/м*ч.

    

С помощью формулы  (33) определяем требуемое термическое  сопротивление слоя тепловой изоляции:

    

  , Вт/м                                     (33)

    

Где Т=150⁰ – температура теплоносителя в подающем трубопроводе; 
              =-32⁰ – температура окружающей среды; 
             R – полное термическое сопротивление теплопровода, м*⁰С/Вт.

    

Подставляя в  формулу (33) значение g_норм определяем требуемое значение термического сопротивления трубопровода

    

        (34)

2. В качестве основного теплоизоляционного материала выбираем стекловатные прошивные изделия марки 170. В качестве покровного материала выбираем оцинкованный лист толщиной 0,5 мм = 0,0005 м.