Гидравлический расчет тепломагистрали №2
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.
Рис.2.1 График тепломагистрали №2 тепловых сетей поселка Инской