Методика расчета трубопроводов

Расчетным участком разветвленной сети принято называть трубопровод, в котором расход теплоносителя не изменяется. Расчетный участок располагается, как правило, между соседними ответвлениями.

Иногда расчетный участок приходится делить на два или несколько, если в его пределах требуется изменить диаметры труб.

В первую очередь гидравлический расчет ведут по участкам в направлении главной магистрали, соединяющей источник теплоты с наиболее удаленным абонентом. В паровых тепловых сетях, когда требуемое давление пара у абонентов различно, неизбежно приходится сначала рассчитывать те трубопроводы, которые соединяют источник теплоты с абонентом, требующим максимальное давление пара.

Пусть число участков вдоль главной магистрали равно n, расчетные расходы теплоносителя G_l, G₂, G₃, ... G_n, а располагаемый перепад давлений во всей сети DР_с (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Расчетная схема тепловой сети

Тогда для каждого участка сети можно записать:

· ;

· ;

· .

Таким образом, для определения диаметров труб можно записать (n+1) уравнений, при числе неизвестных 2n (неизвестны DР₁, DР₂, ..., DР_n; d_l, d₂, ..., d_n). Для однозначного решения данной системы уравнений следует задаться оптимальным законом распределения давлений по главной магистрали.

Обычно принимают, что давление вдоль главной магистрали падает равномерно, т. е. R₁=R₂=…=R_n=R_л.ср; a₁=a₂=…=a_n=a_ср.

Тогда

,

откуда

. (5.10)

По величине средней удельной потере давления R_л.ср и известным расходам теплоносителя можно определить такие диаметры труб, при которых располагаемое циркуляционное давление DР_c будет достаточно полно использовано.

В предварительных расчетах, когда не известны диаметры труб, доля потерь давления в местных сопротивлениях может быть ориентировочно определена по формуле Б. Л. Шифринсона

, (5.11)

где z – коэффициент, для водяных сетей z=0,01, для паровых сетей z=0,05¸0,1; G – расход теплоносителя в начальном участке разветвленного теплопровода, т/ч.

Перед гидравлическим расчетом необходимо: начертить в масштабе расчетную схему трубопроводов; разделить ее на участки; определить длины участков и расчетные расходы теплоносителя.

Расчет выполняют в два этапа: предварительный и окончательный.

В предварительном расчете определяют:

· по формуле (5.11) – ориентировочное значение a_ср;

· по формуле (5.10) – значение средней удельной потери давления R_л.cp;

· по известным расходам теплоносителя на участках G_l, G₂, …, G_n и R_л.cp с помощью таблиц или номограмм – диаметры труб с округлением до стандартных размеров.

В окончательном расчете уточняются гидравлические сопротивления на всех участках сети при выбранных диаметрах труб следующим образом:

· при округлении диаметров труб до стандартных размеров по тем же таблицам или номограммам определяют фактические значения удельных потерь давления по длине Rl, R2, Rn и, если необходимо, скорости теплоносителя wl, w2, ..., wn;

· определяют эквивалентные длины местных сопротивлений на расчетных участках lэl, l_э2, .... l_эn;

· вычисляют полные потери давления на участках сети

R₁(l₁+l_э1), R₂(l₂+l_э2), …, R_n(l_n+l_эn);

· определяют суммарные гидравлические сопротивления для всех участков расчетной магистрали, которые сравнивают с располагаемым в ней перепадом давления:

.

Расчет считается удовлетворительным, если гидравлические сопротивления не превышают располагаемый перепад давлений и отличаются от него не более чем на 10%. В этом случае расчетный расход теплоносителя будет обеспечен с ошибкой не более 3,5%. Диаметры труб ответвлений рассчитывают в такой же последовательности.

Конечные результаты гидравлического расчета следует перевести в м вод. ст., если по его данным предполагается построение пьезометрического графика.