Расчет пропускной способности трубопроводов водяных, паровых и конденсационных тепловых сетей
Потеря давления на участке трубопровода определяется выражением
ΔH= Δ , (8)
где Δ - потеря давления на трение в кгс/;
- потеря давления в местных сопротивлениях в кгс/;
Δh – удельная потеря давления на трение в кгс/;
– приведённая длина трубопровода в м.
Потеря давления на трение вычисляется по формуле
Δ, кгс/, (9)
где l – длина участка трубопровода, по плану, в м.
Потерю давления в местных сопротивлениях
кгс/ (10)
где - эквивалентная длина местных сопротивлений в м;
υ – скорость теплоносителя в м/с;
-9,8 м/ - ускорение свободного падения;
-
средний удельный вес теплоносителя на рассчитываемом участке трубопровода в кгс/;
–
сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; -
значения коэффициентов для каждого вида местных сопротивлений.
Удельную потерю давления на трение
Δh= λ= 0.00638λ, кгс/ (11)
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления трения;
G – расчётный расход теплоносителя на рассчитываемом участке в т/ч;
- внутренний диаметр трубы в м.
Приведённую длину трубопровода определяют по формуле
= + м. (12)
Эквивалентную длину местных сопротивлений определяют выражением
= м. (13)
Сварные стыковые швы труб при подсчёте эквивалентной длины местных сопротивлений не учитываются. При гидравлических расчетах тепловых сетей внутренний диаметр (м), пропускную способность трубопровода (т/ч), а также скорость теплоносителя (м/с) определяются выражениями
= ; (14)
G = 12,5; (15)
υ= 0,354. (16)
В таблице 4 пропускная способность в Гкал/ч дана для чисто отопительной нагрузки. При турбулентном режиме движения теплоносителя коэффициент гидравлического сопротивления трения λ для стальных труб определяют по формулам: для турбулентного движения в области квадратичного закона при Re≥ по формуле Прандтля-Никурадзе
λ = . (17)
где: - эквивалентная шероховатость трубы в м;
Re – число Рейнольдса; - предельное значение числа Рейнольдса.
Для турбулентного движения в переходной области, при Re<, коэффициент гидравлического сопротивления при трении определяется полуэмпирическим выражением Кольбрука- Уайта
λ = . (18)
Предельное значение числа Рейнольдса, характеризующее границу переходной области и области квадратичного закона есть
=560 . (19)
График для определения коэффициента сопротивления трения в области квадратичного закона, при
Re<.
При отсутствии данных о характере и количестве местных сопротивлений на трубопроводе эквивалентную длину местных сопротивлений можно определять приближенно по формуле
=α, (20)
где α – коэффициент, учитывающий долю падения давления в местных сопротивлениях по отношению к падению давления на трение.
Таблица 3 - Пропускная способность (в т/ч) паропроводов с П-образными компенсаторами при потере давления порядка 1 ат/км с учетом местных сопротивлений (kэ = 0,2 мм).
Условный проход труб D y , в мм |
Параметры пара: Рраб, в кгс/см; t, в 0С; ,в кгс/м3 |
||||
Рраб=8 t =250 =3,35 |
Рраб=13 t =300 =4,98 |
Рраб=16 t =325 =5,85 |
Рраб=21 t =350 =7,18 |
Рраб=36 t =425 =11,79 |
|
25 32 40 50 70 80 100 125 |
0.035 0.06 0.1 0.2 0.45 0.73 1.2 2.2 |
0.045 0.08 0.13 0.24 0.55 0.9 1.5 2.7 |
0.05 0.085 0.14 0.26 0.6 0.95 1.6 2.9 |
0.055 0.095 0.16 0.29 0.67 1.1 1.7 3.2 |
0.07 0.12 0.2 0.37 0.85 1.3 2.3 4.1 |
Число Рейнольдса, как безразмерный критериальный параметр, характеризующий режим течения жидкости, определяется геометрическими параметрами трубопровода (характерным размером трубы (м)), молекулярными свойствами жидкости (коэффициент динамической вязкости, плотность теплоносителя) и скоростью течения жидкости по трубе
, (21)
где коэффициент кинематической вязкости , определяемый коэффициентом динамической вязкости .
Рисунок 5
Значение числа Рейнольдса можно определить по номограммам, изображенным на рисунках 6,7. Предельным значениям числа Рейнольдса соответствуют предельные значения скоростей теплоносителей и предельных расходов , которые определяют по формулам:
=560, (22)
= 560* = 15500μ , т/ч (23)
Отношение эквивалентной шероховатости к внутреннему диаметру трубы называется относительной эквивалентной шероховатостью.
Таблица 4 - коэффициент α для определения суммарных эквивалентных длин местных сопротивлений
Типы компенсаторов |
Условный проход труб D y в мм |
Знач.коэффициента а |
|
Для паропроводов |
Для водяных тепловых сетей и конденсато-роводов |
||
Сальниковые П-образные с гнутыми отводами П-образные со сварными отводами
Сальниковые П-образные с гнутыми отводами П-образные со сварными отводами
|
Транзитные магистрали |
||
До 1000 300 200-350 400-500 600-1000 |
0,2 0,5 0,7 0,9 1,2 |
0,2 0,3 0,5 0,7 1 |
|
Разветвленные тепловые сети |
|||
До 400 450-1000 До 150 175-200 250-300 175-250 300-350 400-500 600-1000 |
0,4 0,5 0,5 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 |
0,3 0,4 0,3 0,4 0,6 0,6 0,8 0,9 1 |
для жидкого теплоносителя (воды) при
Рисунок 6. Номограмма для определения числа Рейнольдса
При гидравлических расчётах трубопроводов тепловых сетей величину эквивалентной шероховатости принимают:
1) для водяных тепловых сетей = 0,5 мм
2) для паропроводов =0,2 мм
3) для конденсаторопроводов = 1,0 мм
Потерю давления на трение и в местных сопротивлениях, а также пропускную способность существующих тепловых сетей с учётом изменения
эквивалентной шероховатости в процессе эксплуатации определяют на основании испытаний по формулам:
ΔH = Δ, кгс/. (24)
G=, т/ч (25)
В формулах (24), (25) приняты следующие обозначения:
Δ - полная потеря давления на трение и в местных сопротивлениях в существующих тепловых сетях по данным замеров в натуре в кгс/;
расход теплоносителя, при котором замеряли потерю давления, в т/ч.