Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой нашей лекции затронем вопросы аэродинамического расчета паровой тепловой сети и конденсатопроводов. Насыщенный пар или перегретый пар применяется, когда потребителям теплоты необходима тепловая нагрузка с температурным потенциалом больше 150 ⁰С. Как правило, пар используется на паропроводах для осуществления тепловых производственных процессов, т.е. для покрытия технологической тепловой нагрузки.

Транспортировка пара – от источника теплоснабжения до потребителя осуществляется паропроводом.

Паропроводы прокладываются:

— по надземным эстакадам (надземный способ прокладки);

— под землей (гораздо реже) – непроходные и проходные каналы.

На промышленных предприятиях насыщенный пар или перегретый пар отдает свою теплоты в технологических аппаратах и установках, охлаждается до температуры насыщений и изменяет свое агрегатное состояние (конденсируется). Конденсат дополнительно охлаждается от t_S до температуры 80-95 ⁰С и поступает в конденсатопроводы.

Конденсатопроводы обычно прокладываются в тех же конструкциях и теми же способами что и паропроводы.

Комплекс, включающий паропроводы и конденсатопроводы, запорную и регулирующую арматуру (задвижки, клапаны, повороты, тройники, компенсаторы), а также теплоизоляционную конструкцию называется паровой тепловой сетью (”ПТС”).

Назначение паровой тепловой сети – обеспечение надежной подачи пара и точности его распределения между потребителями теплоты. При этом потери теплоты и конденсата в паропроводах и конденсатопроводах должны быть минимальными.

Принципиальная схема паровой тепловой системы

Аэродинамический расчет трубопроводов паровых тепловых систем необходим для решения следующих задач:

1. Определение внутреннего диаметра трубопровода для паро- и конденсатопроводов на каждом участке паровой тепловой сети. По диаметрам и длинам трубопроводов в сочетании с материалом трубопроводов и способом их прокладки вычисляются капитальные вложения в паровые тепловые сети.
2. Определение потерь давления в паро- и конденсатопроводах. Эти потери давления необходимы для последующего вычисления давления пара на источнике теплоснабжения или в технологических аппаратах и установках.
3. Вычисление действительной (фактической) температуры насыщенного или перегретого пара на источнике теплоснабжения t_П^НАЧ. или в технологических аппаратах и установках потребителей теплоты t_П^КОН.. Также рассчитывается падение температуру по трассе паровой тепловой сети: Δ t_П^{СРАВНИТ.} и Δt_П^{НОРМИРОВ.}.

При аэродинамическом расчете проектируемого паро- и конденсатопроводов должны быть известны следующие величины:

1. Технологическая тепловая нагрузка для каждого потребителя теплоты Q_Т^Р.
2. Начальные и конечные параметры водяного пара.
3. Способ прокладки паро- и конденсатопроводов.
4. Долю возврата конденсата – В_К.
5. Геометрические длины каждого участка паропроводов и конденсатопроводов.
6. Состояние внутренних поверхностей для каждого участка паропровода.
7. Количество, тип, расстановка местных сопротивлений имеющихся на каждом участке паро- и конденсатопроводов (задвижки, клапаны, повороты и т.д.).
8. Температура возвращаемого конденсата водяного пара t_{КОНДЕНС.}

Аэродинамический расчет проектируемых паровых тепловых сетей выполняется в следующей последовательности:

1. По принципиальной схеме паровой тепловой сети определяется наиболее удаленный потребитель (головная магистраль), участки паро- и конденсатопроводов, которые соединяют наиболее удаленные потребители теплоты с источником теплоснабжения – участки головной магистрали.
2. Намечается расчетное направление движения водяного пара от источника теплоснабжения до наиболее удаленного потребителя теплоты.
3. Намечается расчетное направление движения конденсата от источника теплоснабжения до наиболее удаленного потребителя теплоты.
4. Расчетные направления движения водяного пара и конденсата разбиваются на отдельные участки, на каждом из которых d_ВН, Д_М и G_К – const.
5. По таблицам и диаграммам теплофизических свойств воды и водяного пара определяются:

t_НАС.^НАЧ = f(р_П^НАЧ, t_П^НАЧ);

t_НАС.^КОН = f(р_П^КОН, t_П^КОН);

h_П^НАЧ; h_П^КОН; V_П^НАЧ; V_П^КОН; (р_П^НАЧ ); (р_П^КОН).

6. Для каждого участка паро- и конденсатопроводов с присоединением потребителя теплоты выполняются массовые расходы водяного пара и конденсата транспортируемого по паро- и конденсатопроводам.

Эти расходы выражаются по формуле:

Q_Т^Р = Q_П – Q_КОНД.

Q_П = D_T*h_П^НАЧ = D_Т* h_П^КОН – количество теплоты подаваемое с водяным паром потребителю теплоты.

Q_КОНД. = G_К*h_КОНД. = G_К*С_В*t_КОНД. – количество теплоты возвращаемое от потребителя на источник теплоснабжения.

G_К = в_К*D_Т – количество конденсата

Если конденсат возвращается полностью на источник, то, следовательно, в_К = 1 и G_К = D_Т.

Q_Т^Р = D_Т*h_П^НАЧ – в_К*D_Т*С_В*t_КОНД,

D_Т = Q_Т^Р / (h_П^НАЧ – в_К*D_Т*С_В*t_КОНД,) = Q_Т^Р / (h_П^КОН – в_К*D_Т*С_В*t_КОНД,)

7. Выполняется гидравлический расчет паропровода каждого участка паро- и конденсатопроводов.

7.1. Задаются скоростью движения насыщенного или перегретого пара:

— для насыщенного пара V = 30÷60 м/с;

— для перегретого пара V = 40÷70 м/с.

7.2. Выполняется расчет диаметра паропровода (внутреннего):

d_ВН = sqrt [(4*D_Т) / (π*V_П*р_П^НАЧ)] = sqrt [(4*D_Т*V_П^НАЧ) / (π*V_П)]

d_ВН = sqrt [(4*D_Т) / (π*V_П*р_П^КОН)] = sqrt [(4*D_Т*V_П^КОН) / (π*V_П)]

7.3. По справочным данным принимается ближайшее большее значение внутреннего диаметра паропровода соответствующее ГОСТ d_В^ГОСТ.

7.4. По принятому значению диаметра d_В^ГОСТ уточняется скорость пара в паропроводе фактическая V_П^Ф.

V_П^Ф = (4*D_Т) / [π*(d_В^ГОСТ)²*р_П^НАЧ]

V_П^Ф = (4*D_Т) / [π*(d_В^ГОСТ)²*р_П^КОН]

7.5. Определяются потери давления на трение в паропроводе (формула Дарси-Вайсбаха).

Δр_ТР = R_Л*L = L*λ_ТР*[(V_П^Ф)²*р_П^НАЧ] / (2*d_В^ГОСТ) = λ_ТР*[(V_П^Ф)²*L] / (2*d_В^ГОСТ*V_П^НАЧ)

Δр_ТР = R_Л*L = L*λ_ТР*[(V_П^Ф)²*р_П^КОН] / (2*d_В^ГОСТ) = λ_ТР*[(V_П^Ф)²*L] / (2*d_В^ГОСТ*V_П^КОН)

R_Л – удельное линейное падение давления на 1 м длины трубопровода (Па/м).

λ_ТР = 0,11*(K_Э / d_В^ГОСТ)^0,25 – коэффициент аэродинамического трения в трубопроводе.

Для ориентировочных расчетом допускается определять R_Л по формуле:

R_Л = A_R*D_Т² / [р_П^НАЧ*(d_В^ГОСТ)^5,25]

A_R = 0,0894*k_Э^0,25

7.6. Рассчитываются потери давления в местных сопротивлениях паропровода

Δр_М.С. = Σ £_М.С.*[((V^Ф)²*р_П^НАЧ )/ 2]

7.7. Вычисляются полные потери давления в паропроводе:

Δр = Δр_ТР + Δр_М.С.

7.8. Определяется начальное давление водяного пара на источнике теплоснабжения р_П^НАЧ или р_П^КОН у потребителей теплоты:

р_П^НАЧ = р_П^КОН + Δр

р_П^КОН = р_П^НАЧ – Δр

7.9. Вычисляется начальный или конечный напор h_П^НАЧ, h_П^КОН:

h_П^НАЧ = h_П^КОН + [(q_ТП^НОРМ*L *(1+в_ТП)) /D_Т]

q_ТП^НОРМ – нормированные удельные тепловые потери на 1 м длины паропровода (кВт/м).

Значение q_ТП^НОРМ зависит:

— от способа прокладки паропровода;

— от величины d_В^ГОСТ.

И принимаются в соответствии со СНиП 2.04.14-88*.

в_ТП – доля тепловых потерь неизолированных местных сопротивлений и конструкций трубопровода (опорах, подвесках и т.д.).

Поделиться ссылкой: