Аэродинамический расчет паровой тепловой сети (паро- и конденсатопроводов)

Аварийный паропровод

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 tS 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

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 tПНАЧ. или в технологических аппаратах и установках потребителей теплоты tПКОН.. Также рассчитывается падение температуру по трассе паровой тепловой сети: Δ tПСРАВНИТ. и ΔtПНОРМИРОВ..

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

  1. Технологическая тепловая нагрузка для каждого потребителя теплоты QТР.
  2. Начальные и конечные параметры водяного пара.
  3. Способ прокладки паро- и конденсатопроводов.
  4. Долю возврата конденсата – ВК.
  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 tКОНДЕНС.

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 dВН, ДМ и GК – const.
  5. По таблицам и диаграммам теплофизических свойств воды и водяного пара определяются:

tНАС.НАЧ = f(рПНАЧ, tПНАЧ);

tНАС.КОН = f(рПКОН, tПКОН);

hПНАЧ; hПКОН; VПНАЧ; VПКОН; (рПНАЧ ); (рПКОН).

  1. 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:

QТР = QП – QКОНД.

QП = DT*hПНАЧ = DТ* hПКОН – количество теплоты подаваемое с водяным паром потребителю теплоты.

QКОНД. = GК*hКОНД. = GКВ*tКОНД. – количество теплоты возвращаемое от потребителя на источник теплоснабжения.

GК = вК*DТ – количество конденсата

Если конденсат возвращается полностью на источник, то, следовательно, вК = 1 и GК = DТ.

QТР = DТ*hПНАЧ – вК*DТВ*tКОНД,

DТ = QТР / (hПНАЧ – вК*DТВ*tКОНД,) = QТР / (hПКОН – вК*DТВ*tКОНД,)

  1. Выполняется аэродинамический расчет 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. Вычисляются внутренние диаметры:

dВН = sqrt [(4*DТ) / (π*VППНАЧ)] = sqrt [(4*DТ*VПНАЧ) / (π*VП)]

dВН = sqrt [(4*DТ) / (π*VППКОН)] = sqrt [(4*DТ*VПКОН) / (π*VП)]

7.3. По справочным данным принимается ближайшее большее значение внутреннего диаметра трубопровода соответствующее ГОСТ dВГОСТ.

7.4. По принятому значению диаметра dВГОСТ уточняется скорость пара фактическая VПФ.

VПФ = (4*DТ) / [π*(dВГОСТ)2ПНАЧ]

VПФ = (4*DТ) / [π*(dВГОСТ)2ПКОН]

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

ΔрТР = RЛ*L = L*λТР*[(VПФ)2ПНАЧ] / (2*dВГОСТ) = λТР*[(VПФ)2*L] / (2*dВГОСТ*VПНАЧ)

ΔрТР = RЛ*L = L*λТР*[(VПФ)2ПКОН] / (2*dВГОСТ) = λТР*[(VПФ)2*L] / (2*dВГОСТ*VПКОН)

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

λТР = 0,11*(KЭ / dВГОСТ)0,25 – коэффициент аэродинамического трения в трубопроводе.

Для ориентировочных расчетом допускается определять RЛ по формуле:

RЛ = AR*DТ2 / [рПНАЧ*(dВГОСТ)5,25]

AR = 0,0894*kЭ0,25

7.6. Рассчитываются потери давления в местных сопротивлениях паропровода

ΔрМ.С. = Σ £М.С.*[((VФ)2ПНАЧ )/ 2]

7.7. Вычисляются полные потери давления в паропроводе:

Δр = ΔрТР + ΔрМ.С.

7.8. Определяется начальное давление водяного пара на источнике теплоснабжения рПНАЧ или рПКОН у потребителей теплоты:

рПНАЧ = рПКОН + Δр

рПКОН = рПНАЧ – Δр

7.9. Вычисляется начальный или конечный напор hПНАЧ, hПКОН:

hПНАЧ = hПКОН + [(qТПНОРМ*L *(1+вТП)) /DТ]

qТПНОРМ – нормированные удельные тепловые потери на 1 м длины паропровода (кВт/м).

Значение qТПНОРМ зависит:

— от способа прокладки паропровода;

— от величины dВГОСТ.

И принимаются в соответствии со СНиП 2.04.14-88*.

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

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *