Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта «world-engineer.ru». итак, мы продолжаем наш цикл лекций и начнем углублять свои знания в теме “ Трубопроводы, арматура, оборудование для тепловых сетей”. Так как тема очень обширная, то придется разбить ее на 4 статьи. В этой статье №1 поговорим про трубопроводы тепловых сетей.

Тепловые сети – это элемент системы центрального теплоснабжения, через которые тепловая энергии от источника теплоснабжения доставляется потребителям теплоты.

Назначение тепловых сетей – обеспечение эффективной и надежной подачи теплоты, а также точность ее распределения между потребителями. При этом потери теплоты и утечки теплоносителя должны быть минимальными.

Тепловые сети включают:

— трубопроводы;

— запорная и регулируемая арматура;

— компенсаторы;

— опоры.

Трубопроводы для тепловых сетей должны соответствовать следующим требованиям:

— высокая механическая прочность, герметичность (в заданном диапазоне изменения температуры и давления теплоносителя;

— стойкие к наружной и внутренней коррозии;

— материал трубопроводов должен иметь высокие теплоизоляционные свойства;

— материал трубопроводов должен иметь малый коэффициент температурной деформации;

— соединение трубопроводов, а также соединения между деталями трубопроводов должны быть надежны и герметичны;

— трубопроводы должны быть удобны для транспортировки, монтажа, хранения;

— трубопроводы должны иметь не высокую стоимость и должны быть доступны на рынке.

Для тепловых сетей применяются следующие виды трубопроводов:

1.1. Стальные, электросварные, прямошовные, спиральношовные или бесшовные трубы. Эти трубопроводы обладают хорошими механическими свойствами, выдерживают давление теплоносителя 16-25 атм. и температуру до 200 ⁰С. Соединение стальных трубопроводов просты, надежны, герметичны.

d_В^ГОСТ = 14-1400 мм

Нормативный срок службы стальных трубопроводов составляет от 20 до 25 лет.

В последнее время в тепловых сетях используются гофрированные гибкие трубопроводы, изготавливаемые из нержавеющей стали. Такие трубы выдерживают давление до 25 атм. и температуру до 120 ⁰С.

Недостатки стальных труб:

— стальные трубы подвержены внутренней и наружной коррозии. Этот фактор приводит к сокращению фактического срока службы трубопровода в 3-4 раза меньше по сравнению с нормативными требованиями.

— внутренние поверхности стальных трубопроводов подвержены зарастанию продуктами коррозии и отложениям. Это обстоятельство приводит к уменьшению площади поперечного сечения и снижения пропускной способности.

— материал стальных трубопроводов отличается высоких коэффициентов теплопроводности. Этот фактор объясняет значительные теплопотери и обуславливает обязательное применение теплоизоляции λ_СТ = 50-70 Вт/м⁰С.

— большой вес трубопроводов. Масса в зависимости от величин внутреннего и наружного диаметра равна от 1 до 492 кг.

1.2. Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (Трубы ВЧШГ)

В отличие от серого чугуна, в котором графит существует в виде хлопьев, в трубопроводах из ВЧШГ графит входит в сферический фактор, этот фактор исключает образование трещин на чугуне, и повышает его прочность и пластичность.

ГОСТ на трубы ВЧШГ: ГОСТ ISO 2531-2012 Трубы, фитинги, арматура и их соединения из чугуна с шаровидным графитом для водо- и газоснабжения. Технические условия.

Трубы ВЧШГ выдерживает давление до 16 МПа и температуру до 150 ⁰С.

Трубопроводы из ВЧШГ имеют следующие сортамент d_В^ГОСТ = 100-1000 мм.

Нормативный срок службы труб ВЧШГ – 45-50 лет.

Увеличение нормативного срока службы трубопроводов из ВЧШГ обусловлено тем фактором, что чугунные трубы гораздо меньше подвержены коррозии.

Недостатки труб ВЧШГ:

— стоимость труб ВЧШГ выше стоимости стальных трубопроводов приблизительно на 50-60 процентов;

— стоимость монтажных работ для трубопроводов из ВЧШГ выше, чем трубопроводов из стали приблизительно в 2,5-3 раза;

— у труб ВЧШГ более сложная технология сварки по сравнению со стальными трубопроводами.

1.3. Трубы из полимерных материалов (пластиковые)

Для труб из полимерных материалов используются следующие материалы:

— полиэтилен;

— ”сшитый” полиэтилен (РЕХ – трубопроводы);

— полипропилен.

Под “сшивкой” понимается процесс обработки полиэтилена под давление с целью образования дополнительных поперечных связей между молекулами. Цель процесса сшивки – это получение возможности использования полиэтилена при более высоких давлениях и температуры.

Достоинства пластиковых труб:

— высокая стойкость к наружной и внутренней коррозии. Этот фактор приводит к увеличению нормативного срока службы (25-50 лет);

— трубы из полимерных материалов имеют более гладкую внутреннюю поверхность по сравнению со стальными трубами и как следствие обладают более низким гидравлическим сопротивлением;

— материалы обладают высоким коэффициентом теплопроводности λ_П = 0,3-0,5 Вт/м ⁰С. Этот фактор обуславливает небольшие потери теплоты через стенки пластиковых труб не более 2-3 % от количества транспортируемой теплоты;

— малый вес труб из полимерных материалов. Масса 1 метра пластикового трубопровода в зависимости от величины внутреннего и наружного диаметра составляет от 0,66 до 9,4 кг;

— удобны для транспортировки и монтажа.

Как правило пластиковые трубопроводы поставляются в бухтах с определенным диаметром и длиной. По сравнению со стальными трубопроводами пластиковые трубы имеют довольно узкий сортамент от 50 до 150 мм.

На предприятиях производящие пластиковые трубы планируется расширить сортамент до 500 мм.

Недостатки пластиковых труб:

— большое линейное тепловое расширение пластиковых труб – это когда при увеличении температуры теплоносителя трубопровод начинает расширяться и тем самым увеличивает свою длину и объем, это фактор может привести к возникновению напряжения на стенках, и, следовательно, происходит деформация трубопроводов.

Для трубопроводов из полиэтилена и ”сшитого” полиэтилена коэффициент расширения 0,16-0,17 (мм/м*⁰С). Для трубопроводов из полипропилена 0,15 (мм/м*⁰С). Для стальных трубопроводов 0,0127 (мм/м*⁰С).

— имеются существенные ограничения по величине рабочего давления и температуры теплоносителя в пластиковых трубопроводах.

Допустимые рабочие давление и температуры теплоносителей в пластиковых трубах

Из анализа данных таблицы видно, что для обеспечения нормативного срока службы пластиковых труб рабочее давление теплоносителя должно быть на уровне 0,6-1 МПа, а температура теплоносителя не должна превышать 80 ⁰С. При увеличении давление и при увеличении температуры теплоносителя уменьшается долговечность пластиковых труб и сокращается фактический срок службы на 5-10 лет.  Все эти факторы ограничивают применение пластиковых трубопроводов в тепловых сетях.

— стоимость труб из полимерных материалов выше стоимости стальных трубопроводов.

1.4. Металлополимерные трубы (МПТ). В этих трубопроводах между слоями полимера приклеивается слой металла, как правило, алюминий толщиной 0,2-0,4 мм. Основные задачи металлической прослойки, следующие:

— сокращение проникновение кислорода в теплоноситель через стенки трубопровода;

— частичная компенсация линейного теплового расширения трубопроводов. Для металлополимерных трубопроводов коэффициент линейного теплового расширения в 3-5 меньше по сравнению с пластиковыми.

— увеличение прочности трубопровода.

В остальном достоинства металлополимерных труб такие же, как и у пластиковых трубопроводов. Также, как и у пластиковых трубопроводов у металлополимерных труб имеются ограничения по величине рабочего давление и температуре теплоносителя. Помимо этого, у металлополимерных трубопроводов возможны естественные подвижки слоев пластика и металла, из-за различных коэффициентов теплового расширения. Результатом этого фактора является расслоение пластика и металла, следовательно, нарушение монолитности и пластичности конструкции и как следствие разрушение трубопровода.

1.5. Стеклопластиковые трубы (СПТ).

Стеклопластик – это специальный композитный конструкционный материал, который имеет высокую прочность и относительно небольшую плотность. Как правило, стеклопластиковые трубопроводы изготавливаются методом намотки стекловолокна на стержень с определенным диаметром. После намотки трубопровод затвердевает, затем снимается со стержня, испытывается и отгружается заказчику.

Стеклопластиковые трубы (СПТ) выдерживают давление до 1-1,6 МПа и температуру до 75-95 ⁰С. Сортамент стеклопластиковых трубопроводов довольно обширен d_В^ГОСТ = 50-1000 мм. Нормативный срок стеклопластиковых труб составляет 25-50 лет.

Достоинства стеклопластиковых труб:

 — высокая стойкость к внутренней и наружной коррозии;

— стеклопластиковые трубы имеют более высокую гладкую внутреннюю поверхность по сравнению с остальными трубопроводами и, следовательно, обладают более низким гидравлическим сопротивлением;

— малый вес стеклопластиковых труб (в 4-6 раз меньше веса стальных трубопроводов);

— невысокий коэффициент теплопроводности λ_СП = 0,25-0,3 (Вт/м*⁰С). Этот фактор обуславливает небольшие потери теплоты через стенки трубопровода;

— коэффициент линейного теплового расширения у стеклопластиковых трубопроводов приблизительно в 10 раз меньше по сравнению с трубопроводами из полимерных материалов 0,018-0,021 (мм/м*⁰С) для СПТ, для пластиковых трубопроводов 0, (мм/м*⁰С);

— стеклопластиковые трубы соединяются между собой высокопрочными резьбовыми соединениями вместе с отвердевшим герметиком;

— время монтажа 1 клей-резьбового стыка составляет 5 минут;

— соединение стеклопластиковых труб (СПТ) не требует сварочной техники и не требует расхода электроэнергии на соединение труб;

— стоимость стеклопластиковых труб сопоставима со стоимостью стальных трубопроводов.

Поделиться ссылкой: