Расчет и построение температурного графика регулирования тепловой нагрузки на отопление.

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график).

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали t₁= 130 ⁰С в обратной магистрали t₂= 70 ⁰С, после элеватора t₃= 95 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро = -31 ⁰С. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв= 18 ⁰С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 ⁰С, температура холодной воды t_с= 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения a_б= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение. Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 ⁰С. Значения температур сетевой воды для систем отопления t₀₁; t₀₂; t₀₃ определим используя расчетные зависимости (13), (14), (15) для температур наружного воздуха t_н= +8; 0; -10; -23; -31 ⁰С

Определим, используя формулы (16),(17),(18), значения величин

Для tн = +8 0С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:

Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений t_н. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе = 70 ⁰С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70 ⁰С, = 44,9 ⁰С, = 55,3 ⁰С, температура наружного воздуха = -2,5 ⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева Dt_н= 7 ⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени

Определим по формуле (19) балансовую нагрузку горячего водоснабжения

МВт

По формуле (20) определим суммарный перепад температур сетевой воды d в обеих ступенях водоподогревателей

Определим по формуле (21) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t_н= +8 ⁰С до t'_н = -2,5 ⁰С

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

Определим используя формулы (22) и (25) значения величин d₂ и d₁ для диапазона температур наружного воздуха t_н от t'_н = -2,5 ⁰С до t₀= -31⁰С. Так, для t_н= -10 ⁰С эти значения составят:

Аналогично выполним расчеты величин d₂ и d₁ для значений t_н= -23 ⁰С и t_н= –31 ⁰С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (24) и (26).

Так, для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С эти значения составят

для t_н = -10 ⁰С

Аналогично выполним расчеты для значений t_н = -23 ⁰С и -31 ⁰С. Полученные значения величин d_2, d_1, , сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t_н = +8 ¸ -2,5 ⁰С используем формулу (32)

Определим значение t_2v для t_н= +8 ⁰С. Предварительно зададимся значением ⁰С. Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С

Вычислим левые и правые части уравнения

Левая часть

Правая часть

Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по значению (в пределах 3%), примем значение как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим, используя формулу (34), температуру сетевой воды после калориферов t_2v для t_н= t_нро = -31⁰C.

Здесь значения Dt ; t ; t соответствуют t_н = t_v= -23 ⁰С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением t_2v = 51⁰С. Определим значения Dt_к и Dt

Далее вычислим левую часть выражения

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (0,99»1), принятое предварительно значение t_2v = 51 ⁰С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (см. рис. 4).

Таблица 4 - Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения.

tН	t10	t20	t30	d1	d2	t1П	t2П	t2V
+8	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	17
-2,5	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	44,9
-10	90,2	5205	64,3	4,2	10,2	94,4	42,3	52,5
-23	113,7	63,5	84,4	1,8	12,5	115,6	51	63,5
-31	130	70	95	0,4	14	130,4	56	51

Рис.4. Температурные графики регулирования для закрытой системы теплоснабжения (¾ отопительно-бытовой; --- повышенный)

Построить для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования. Принять балансовый коэффициент a_б = 1,1. Принять минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика ⁰С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Решение. Вначале строим графики температур , , , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее построим отопительно-бытовой график, точке излома которого соответствуют значения температур сетевой воды ⁰С; ⁰C; ⁰C, и температура наружного воздуха ⁰C. Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

MВт

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

Для ряда температур наружного воздуха t_н= +8 ⁰С; -10 ⁰С; -25 ⁰С; -31 ⁰С, определим относительный расход теплоты на отопление по формуле (29)`; Например для t_н= -10 составит:

Затем, приняв известные из предыдущей части значения t_c; t_h; q; Dt определим, используя формулу (30), для каждого значения t_н относительные расходы сетевой воды на отопление .

Например, для t_н= -10 ⁰С составит:

Аналогично выполним расчеты и для других значений t_н.

Температуры сетевой воды в подающем t_1п и обратном t_2п трубопроводах для скорректированного графика определим по формулам (27) и (28).

Так, для t_{н =} -10 ⁰С получим

Выполним расчеты t_1п и t_2п и для других значений t_н. Определим используя расчетные зависимости (32) и (34) температуры сетевой воды t_2v после калориферов систем вентиляции для t_н= +8 ⁰С и t_н= -31 ⁰С (при наличии рециркуляции). При значении t_н= +8 ⁰С зададимся предварительно величиной t_2v= 23⁰C.

Определим значения Dt_к и Dt_к

Далее вычислим левую и правую части выражения

;

Поскольку численные значения левой и правой частей уравнения близки, принятое предварительно значение t_2v= 23⁰C ,будем считать окончательным. Определим также значения t_2v при t_н = t₀= -31 ⁰C. Зададимся предварительно значением t_2v= 47⁰C

Вычислим значения Dt_к и

Полученные значения расчетных величин сведем в таблицу 3.5

Таблица 5 - Расчет повышенного (скорректированного) графика для открытой системы теплоснабжения.

tн	t10	t20	t30	`Q0	`G0	t1п	t2п	t2v
+8	60	40,4	48,6	0,2	0,65	64	39,3	23
1,9	60	40,4	48,6	0,33	0,8	64	39,3	40,4
-10	90.2	52.5	64.3	0,59	0,95	87.8	51.8	52.5
-23	113.7	63.5	84.4	0,84	1,02	113	63,6	63.5
-31	130	70	95	1	1,04	130	70	51

Используя данные таблицы 5, построим отопительно-бытовой, а также повышенный графики температур сетевой воды.

Рис.5 Отопительно - бытовой ( ) и повышенный (----) графики температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения.

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рис.6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.

Рис.6. Расчетная схема магистральной тепловой сети.

Решение. Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 4 (участки 1,2,3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6,7], а также в приложении №12 учебного пособия, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d_нxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, скорости воды V, м/с.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений Sx и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеется головная задвижка (x = 0,5), тройник на проход при разделении потока (x = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов (x = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. Согласно приложению №17 учебного пособия для D_у= 600 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 400 м следует предусмотреть три сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx на данном участке составит

Sx = 0,5+1,0 + 3 × 0,3 = 2,4

По приложению №14 учебного пособия (при К_э= 0,0005м) эквивалентная длина l_э для x = 1,0 равна 32,9 м. Эквивалентная длина участка L_э составит

L_э= l_э× Sx = 32,9 ×2,4 = 79 м

Далее определим приведенную длину участка L_п

L_п=L + L_э= 400 + 79 = 479 м

Затем определим потери давления DP на участке 1

DP = R × L_п = 42 × 479 = 20118 Па

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной магистрали (см. табл. 6 и табл.7).

Далее приступаем к расчету ответвлений. По принципу увязки потери давления DP от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

DP₄₊₅ = DP₂₊₃ ; DP₆ = DP₅ ; DP₇ = DP₃

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для ответвления с участками 4 и 5 получим

Коэффициент a, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

тогда Па/м

Ориентируясь на R = 69 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R, скорости V, потери давления DР на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R.

Па/м

Па/м

Таблица 6 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

№ участка	dн х S, мм	L, м	Вид местного сопротивления	x	Кол-во	åx	lэ ,м	Lэ,м
1	630x10	400	1. задвижка 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 3 1	2,4	32,9	79
2	480x10	750	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 6 1	3,3	23,4	77
3	426x10	600	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	0.5 0.3 0.5	1 4 1	2,2	20,2	44,4
4	426x10	500	1.тройник на ответвление 2. задвижка 3. сальниковый компенсатор 4. тройник на проход	1.5 0.5 0.3 1.0	1 1 4 1	4.2	20.2	85
5	325x8	400	1. сальниковый компенсатор 2. задвижка	0.3 0.5	4 1	1.7	14	24
6	325x8	300	1. тройник на ответвление 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	1.5 0.5 0.5	1 2 2	3.5	14	49
7	325x8	200	1.тройник на ответвление при разделении потока 2.задвижка 3.сальниковый компенсатор	1.5 0.5 0.3	1 2 2	3.1	14	44

Таблица 7 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

№ участка	G, т/ч	Длина, м	dнхs, мм	V, м/с	R, Па/м	DP, Па	åDP, Па
L	Lэ	Lп
1 2 3	1700 950 500	400 750 600	79 77 44	479 827 644	630x10 480x10 426x10	1.65 1.6 1.35	42 55 45	20118 45485 28980	94583 74465 28980
4 5	750 350	500 400	85 24	585 424	426x10 325x8	1.68 1.35	70 64	40950 27136	68086 27136
6	400	300	49	349	325x8	1.55	83	28967	28967
7	450	200	44	244	325x8	1.75	105	25620	25620

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит: