Гидравлический расчёт боковых ответвлений тепловых сетей

Диаметры трубопроводов боковых ответвлений определяются исходя из правил расчёта параллельных трубопроводов:

– гидравлические потери на параллельных ветвях равны;

– общий расход равен сумме расходов в каждом трубопроводе.

При расчёте следует соблюдать требования:

– скорость движения теплоносителя не более 3,5 м/с;

– минимальный диаметр принимается d_У ≥ 40 мм;

– диаметры участков между узлами трубопроводов принимаются постоянными.

Результаты гидравлического расчёта основной магистрали тепловых сетей заносятся в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Гидравлический расчёт боковых ответвлений тепловых     сетей                   

1. Номер участка	n-(n-1)	…	2-1
2. Длина участка l, м
3. Расход теплоносителя G, кг/ч
4. Наружный даметр (dH ´ S), мм
5. Условный диаметр dУ, мм
6. Скорость движения теплоносителя V, м/с
7. Удельные потери давления ip, Па/м
8. Приведённая длина lэ, м
9. Потери давления на участке Па
10. Потеря напора на участке ∆Н, м
11. Располагаемый напор на расчётном участке ∆Н´j , м

КОМПЕНСАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ТРУБОПРОВОДОВ СЕТЕЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Термическое удлинение трубопровода при его нагревании транспортируемым теплоносителем определяется по формуле:

Δl = αlΔt,                                                (8.1)

где ∆l – термическое удлинение трубопровода, м;

  α - коэффициент температурного расширения, удельное удлинение стали, см / м; принимается в расчётах α = 0,0012 см/м;

  l - длина участка трубопровода, м;

Δt - разность температуры теплоносителя и температуры наружного воздуха, при которой производится монтаж трубопровода, ºС.

Минимальная температура, при которой производится сварка труб из углеродистой стали, равна -21°С. При надземной прокладке сетей теплоснабжения в расчёте температурных удлинений рекомендуется принимать температуру наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. В этом случае тепловое удлинение рассчитывается с запасом.

Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются разнообразные компенсаторы. По принципу компенсации все компенсаторы могут быть разделены на две группы - осевые и радиальные.

К осевым компенсаторам относят сальниковые и сильфонные (упругие) компенсаторы. Осевые компенсаторы устанавливаются на прямолинейных участках.

Сальниковые и сильфонные компенсаторы подбираются по компенсирующей способности, так чтобы температурное удлинение трубопровода было меньше компенсирующей способности компенсатора. При радиальной компенсации температурные деформации воспринимаются изгибами специальных вставок                   (П-образные компенсаторы) или изгибами самих трубопроводов (самокомпенсация).

Расчёт п-образных компенсаторов

П-образные компенсаторы применяются при всех способах прокладки. К преимуществам этих компенсаторов следует отнести небольшие усилия, передаваемые на неподвижные опоры, и большую компенсирующую способность. К недостаткам - большие габариты и увеличенное гидравлическое сопротивление. Кроме того, увеличивается металлоёмкость и трудоёмкость строительства.

Компенсирующая способность П-образного компенсатора определяется его размерами: вылетом l_в, створом l_c и радиусом отвода R. Размеры представлены на рисунке 8.1 и в таблице 8.2.

Для гибких компенсаторов применяются крутоизогнутые отводы с радиусом гиба, равным диаметру трубы, а также нормально изогнутые отводы с радиусом гиба не менее трёх диаметров трубы.

В целях снижения расчётного температурного удлинения рекомендуется устанавливать П-образные компенсаторы с предварительной 50% растяжкой. В этом случае компенсатор рассчитывается на удлинение по формуле:

Δl_p = 0,5Δl = 0,5αlΔt. ,                                      (8.2)

где Δl_p – удлинение компенсатора, м.

Рисунок 8.1 - П-образный температурный компенсатор

Компенсирующая способность П-образного компенсатора при растяжке в холодном состоянии на половину ожидаемого удлинения определяется по формуле:

                                          (8.3)

где ∆ - компенсирующая способность компенсатора, м;

σ – допустимое напряжение на изгиб; σ = 160 МПа для компенсаторов из стали 10Г2С, ВМСт2сп, Ст3сп, ВМСт3сп и σ = 120 МПа для компенсаторов из стали 10, 20, Ст2сп;

А – расчётный параметр, м³;

Е – модуль упругости, МПа; для углеродистой стали Е = 2 ^.10⁵ МПа;

l - участок трубы между неподвижными опорами, м;

m — коррекционный коэффициент на уменьшение жёсткости трубы при увеличении диаметра.

;  (8.4)

где R – радиус отвода компенсатора, м;

  l_в - вылет компенсатора. м;

  l_c - створ компенсатора, м;

  k - коэффициент жёсткости Кáрмана.

Для расчёта коэффициента жёсткости Кáрмана необходимо определить коэффициент трубы по формуле:

                                           (8.5)

где h - коэффициент трубы;

  δ - толщина стенки трубы, м;

  d_ср = (d_н–δ/2) - средний диаметр трубы (по середине толщины трубы), м;

  d_н - наружный диаметр трубы, м.

Коэффициент Кáрмана k и поправочный коэффициент т определяются:

• для нормально гнутых отводов с радиусом гиба R = (3…4) d_н  –

, при h>1; , при h 1; ;

• для крутоизогнутых штампованных отводов с радиусом гиба R = d_н  –

k = 1; m = l.

Расстояния между неподвижными опорами трубопроводов с П–образными компенсаторами приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Размеры компенсаторов представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2

Рассчитанная компенсирующая способность компенсатора должна быть больше удлинения трубы.

∆ > ∆l.                                                (8.6)

Результаты расчёта компенсаторов приводятся в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Размеры компенсаторов

Сила упругого отпора компенсатора (сила, действующая на неподвижную опору) определяется по формуле:

 ,                                   (8.7)

где Р_x – сила упругого отпора компенсатора, Н;

d_н – наружный диаметр трубы, м;

d_в – внутренний диаметр трубы, м;

I_xs – момент инерции упругой линии оси компенсатора, м⁴.

Момент инерции упругой линии оси компенсатора

, (8.8)

где n_в , n_с – отношение длины вылета и спинки компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора;

L_пр – приведённая длина оси компенсатора, м;

y_s – координата упругого центра, м.  

Координата упругого центра:

                 (8.9)

Приведённая длина оси компенсатора:

,                            (8.10)

где n_П – отношение длины плеча компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора.

Отношение длины плеча, вылета и спинки компенсатора к радиусу гиба отвода компенсатора определяются в соответствии с рисунком 8.1.