Система тепло- и энергоснабжения промышленного предприятия

2.1.3 Гидравлический расчет паровой сети завода

Для расчета паровой сети предприятия используем исходные данные, представленные на рис.13.

Рис.13 Упрощенная паровая сеть завода

Давление пара, отпускаемого потребителям от источника теплоснабжения Ро=0,37 МПа, его температура . Давление пара у всех абонентов принимается одинаковым, равным . Падение температуры перегретого пара по длине паропровода ориентировочно принято 2 на 100 м длины [11]. Паровые нагрузки абонентов (расходы пара) представлены в табл.6.

За главную магистраль выбрано направление, на котором удельное падение давления минимально. При одинаковом давлении у абонентов это направление, соединяющее источник теплоснабжения с наиболее удаленным потребителем, т.е. направление О-21, представленное на рисунке 7.

Расчет главной магистрали

Рассмотрим участок Л-21.

Длина l=70 м; расход пара G=0,640 кг/с.

1. Определим удельное падение давления на участке:

,

где: а- предварительно оценивается.

2. Определяем среднее давление на участке по формуле:

; (52)

3. Определяем среднюю температуру на участке:

; (53)

Используя таблицы воды и водяного пара, определяет среднюю плотность на участке

.

, (54)

4. По стандартной величине диаметра определяем действительное удельное падение давления на участке:

, (55)

где

 (56)

где: - абсолютная эквивалентная шероховатость для паропровода, .

5. Определим эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле (50). На ответвлении имеются задвижка , сальниковый компенсатор , вентиль , тройник .

6. Определяем падение давления на участке по формуле (51):

7. Определим давление в узловой точке Л:

Так как полученное давление не превышает заданного давления пара отпускаемого со станции, то расчет выполнен правильно. Остальные участки магистрали рассчитываются аналогично, результаты расчета представлены в табл.23.

Таблица 23 Определение падения давления на участках

Расчет ответвлений

Рассмотрим ответвление Е-7.

Длина ответвления l=20 м, расход пара G=0,505 кг/с.

1. Определим падение давления на ответвлении:

2. Определим удельное падение давления на ответвлении:

где: - предварительно оценивается.

3. Определим среднее давление на участке по формуле (52):

.

4. Определим среднюю температуру на участке по формуле (53):

;

Используя таблицы воды и водяного пара, определяем среднюю плотность на участке .

5. По формуле (56):

где: -абсолютная эквивалентная шероховатость для паропровода,

6. По стандартной величине диаметра определяем действительное удельное падение давления по формуле:

; (55)

7. Определим эквивалентную длину местных сопротивлений. На ответвлении имеются задвижка , сальниковый компенсатор , вентиль , тройник .

.

8. Определяем падение давления на ответвлении:

9. Определим давление у абонента 7:

что удовлетворяет заданному давлению у абонента  Если давление у абонента получается ниже требуемого, что связано с приближенной предварительной оценкой величины а, следует увеличить диаметр ответвления. Как правило, лучше иметь некоторый экономически оправданный запас по давлению у абонента, который всегда может быть сдросселирован.

2.2 Тепловой расчет толщины изоляционного материала

Одним из способов повышения эффективности работы системы теплоснабжения промышленного предприятия является снижение потерь тепла при транспортировке теплоносителя к потребителям. В современных условиях эксплуатации потери тепла в сетях составляют до 20.. 25% годового отпуска тепла.

При надлежащей эксплуатации тепловых сетей они могут быть снижены до 5… 8% годового отпуска тепла. В связи с этим существенно возрастает роль тепловой изоляции сетевых трубопроводов как фактора, способствующего экономии топлива, а также обеспечивающего необходимый температурный режим в изолируемых системах.

Тепловой расчет включает определение толщины теплоизоляционного слоя; расчет потерь тепла через изоляцию при выбранной теплоизоляционной конструкции; определение соответствующего снижения температуры теплоносителя по длине трубопровода; расчет температурного поля теплоизоляционной конструкции [12].

2.2.1 Тепловой расчет толщины изоляции существующих водяных тепловых сетей

На территории предприятия выполнена надземная прокладка трубопроводов на низких эстакадах (рис.14). Тепловая изоляция выполнена из матов звукопоглощающих базальтовых: плотность теплоизоляционного материала ; температура применения до 450 . Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для заданного города . Наружный диаметр трубопроводов найден по внутреннему диаметру из гидравлического расчета, выполненного ранее.

Рис.14 Принципиальная схема теплоизоляционной конструкции при надземной прокладке трубопроводов

Рассмотрим расчет участка О-А.

Для определения толщины теплоизоляционного слоя трубопровода определяем среднюю температуру теплоизоляционного слоя:

; (57)

Определяем коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала в конструкции по формуле:

 (58)

Внутренний диаметр d вн=0,35м. По ГОСТ 10704-91 определяем наружный диаметр и условный проход трубопровода в прямой линии:

; .

По величине условного прохода находим значение , , .

- коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства.

Определяем термическое сопротивление 1м длины теплоизоляционной поверхности по формуле:

; (59)

Определяем величину В, равную отношению наружного диаметра теплоизоляционного слоя dн, м к наружному диаметру трубопровода dтр, м из выражения:

 (60)

где: - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к наружному воздуху, при надземной прокладке трубопроводов, .

Определяем толщину теплоизоляционного слоя по формуле:

, (61)

Полученная толщина теплоизоляционного слоя округляется до значений, кратных 20, .

2.2.2 Тепловой расчет толщины изоляции паровых тепловых сетей

На территории предприятия выполнена надземная прокладка трубопроводов на низких эстакадах. Тепловая изоляция выполнена из матов звукопоглощающих базальтовых: плотность теплоизоляционного материала ; температура применения до 450 . Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для заданного города [12]. Наружный диаметр трубопроводов найден по внутреннему диаметру из гидравлического расчета, выполненного ранее.

Рассмотрим расчет толщины изоляции для Л-21.

Средняя за отопительный период температура теплоносителя, определяется по формуле (58):

Внутренний диаметр

d вн=0,125 м

По ГОСТ 10704-91 определяем наружный диаметр и условный проход трубопровода в прямой линии:

; .

По величине условного прохода находим значение , , .

- коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства.

Определяем термическое сопротивление 1м длины теплоизоляционной поверхности по формуле (59):

;

Определяем величину В, равную отношению наружного диаметра теплоизоляционного слоя dн, м к наружному диаметру трубопровода dтр, м из выражения (60):

где: - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к наружному воздуху, при надземной прокладке трубопроводов, .

Определяем толщину теплоизоляционного слоя по формуле (61):

,

Полученная толщина теплоизоляционного слоя округляется до значений, кратных 20, .

2.2.3 Расчет потерь тепла через теплоизоляционную конструкцию и температуры теплоносителя

Рассмотрим пример расчета теплопотерь через теплоизоляционную конструкцию и температур теплоносителя для магистрали.

Рассмотрим участок О-А, длина l=220м, диаметр принимаем как в гидравлическом расчете водяной сети, толщину теплоизоляционного слоя принимаем из теплового расчета.

Определяем среднюю температуру теплоизоляционного слоя по (57):

.

Определяем коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, выполненного из звукопоглощающих базальтовых матов:

.

1.     Определяем наружные диаметры теплоизоляционного слоя:

;

Предварительно принимаем температуру поверхности теплоизоляционного слоя ;

2.     Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией по формуле:

; (62)

3.     Определяем коэффициент теплоотдачи излучением:

 (63)

4.                Определяем коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции теплопровода к наружному воздуху по формуле:

; (64)

5.     Определяем термическое сопротивление наружной поверхности изоляции:

; (65)

6.     Определяем термическое сопротивления слоя изоляции:

, (66)

7.     Уточняем температуру поверхности изоляции

, (67)

Расчет следует повторить, используя при этом полученную температуру

;

;

,

Что практически совпадает с первоначально принятым значением температуры поверхности изоляции.

8.     Найдем суммарное сопротивление:

; (68)

9.     Удельные потери тепла через изоляцию трубопровода тепловой сети определяем по формуле:

; (69)

10. Определяем потери тепла на участке тепловой сети:

; (70)

11. Температура сетевой воды в конце расчетного участка определяется по формуле:

. (71)

Вычисления теплопотерь остальных участков магистрали и ответвлений проводятся в той же последовательности, их результаты приведены в табл.24-27.

Таблица 24 Расчет изоляции при надземной прокладке трубопроводов

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16