Гидравлический расчет - один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. Задачами гидравлического расчета в данной работе являются:
1. Определение падения давления (напора);
2. Определение давлений (напоров) в различных точках сети.
Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения давления в трубопроводе является уравнение Дарси
,[Па/м]
где л - коэффициент гидравлического трения,
щ - скорость среды, [м/с],
с - плотность среды, [кг/м3],
d - внутренний диаметр трубопровода, [м],
G - массовый расход, [кг/с].
Коэффициент гидравлического трения л зависит от состояния стенки трубы (гладкая или шероховатая) и режима движения жидкости (ламинарное или турбулентное).
Согласно рекомендациям [1], определение области движения теплоносителя, в которой работает трубопровод, следует производить только при расчете участков с малой нагрузкой (абонентские ответвления с малым расходом теплоносителя). При расчете магистральных линий (которые и рассматриваются в данной работе) и основных ответвлений проверку расчетной области можно не выполнять, считая, что эти сети работают в квадратичной области.
При работе трубопровода в квадратичной области:
- линейное удельное падение давления определяется по формуле из [1-5.15]
, [Па/м] (1)
где - коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней стенки трубопровода, [м3,25 кг],
G - массовый расход теплоносителя, [кг/с],
d - внутренний диаметр трубопровода, [м].
- эквивалентная длина местных сопротивлений определяется по формуле из [1-5.20]
, [м] (2)
где Al - коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней стенки трубопровода, [м -0,25],
о - величина, зависящая от характера сопротивления,
- суммарное падение давления в трубопроводе определяется по формуле из [1-5.25]
, [Па] (3)
где l - длина участка трубопровода, [м].
- суммарная потеря напора на участке трубопровода определяется по формуле из [1-5.4]
, [м] (4)
где г= с ·g - удельный вес жидкости, [Н/м],
с - плотность жидкости, [кг/м3],
g - ускорение свободного падения, [м/с2].
На основе имеющихся материалов испытаний тепловых сетей и водопроводов в СНиП 2.04.07-86 для гидравлического расчета принимаю значение абсолютной эквивалентной шероховатости равное kэ= 0,5 ·10 -3 . При этом значении абсолютной эквивалентной шероховатости по [1] табл.5.1 принимаю:
= 13,62·10 -6 м3,25 кг,
= 60,7 м -0,25
Величины местных сопротивлений выбираю по [1] приложение 10, [2] приложение 8, [3], [4] приложения 4.5 ч 4.25 в зависимости от вида местного сопротивления.
Величины плотностей воды принимаю по [1] приложение 9.
Результаты расчета всех участков проведенные по формулам 1 - 4 сведены в таблицы 1 и 2.
Таблица 2.1
Результаты расчета потерь давления (напора) в прямом сетевом трубопроводе.
Номер участка
d
G
RЛ
У о
lЭ
дР
дН
м
кг/с
Па/м
о.е.
м
Па
м
0 - 1
0,359
174,7
90,06
12,2
205,8
60863
6,6
1 - 2
0,359
148,9
65,4
3,8
83
12164
1,3
2 - 3
0,359
144,8
61,9
17,8
300,2
63522
6,9
Таблица 2.2 Результаты расчета потерь давления (напора) в обратном сетевом трубопроводе.
Номер участка
d
G
RЛ
У о
lЭ
дР
дН
м
кг/с
Па/м
о.е.
м
Па
м
0 - 1
0,309
127,5
105,4
12,2
170,6
67519
7,0
1 - 2
0,309
102,2
67,7
4,0
55,9
10758
1,1
2 - 3
0,309
100,9
66,0
18,0
251,7
64529
6,7
Произвожу расчет давлений (напоров) в контрольных точках трубопроводов используя уравнение Бернулли для установившегося движения по трубопроводу несжимаемой жидкости.
(5)
При гидравлическом расчете тепловых сетей, как правило, не учитывают отношение w2/2g, представляющее собой скоростной напор потока в трубопроводе, так как он составляет собой сравнительно небольшую долю полного напора и изменяется по длине сети незначительно. Поэтому расчет производится по формуле
(6)
где Нп- полный напор, [м],
Z - высота расположения оси трубопровода над плоскостью отсчета,[м]
Н - пьезометрический напор, [м],
Р - давление в трубопроводе, [Па].
Подставляя полученное выражение в уравнение Бернулли получаем уравнение зависимости давлений (напоров) в различных точках трубопроводов.
(7)
Результаты расчетов, произведенных по формулам 6 и 7, с учетом результатов расчетов потерь давления (напора) из таблиц 1 и 2, сведены в таблицу 3.
Таблица 2.3
Результаты расчетов давлений (напоров) в различных точках трубопроводов.
Номер точки
Z
P
Hп
м
МПа
м
Прям.
Обр.
Прям.
Обр.
0
0
0,690
0,230
71,3
23,9
1
- 4
0,636
0,336
64,7
30,9
2
- 4
0,624
0,347
63,4
32
3
12
0,513
0,296
56,5
38,7
По результатам расчетов, на рисунке 2.1, построен пьезометрический график тепломагистрали №2 тепловых сетей поселка Инской.