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 |
||||
Рраб=8 t =250
|
Рраб=13 t =300
|
Рраб=16 t =325
|
Рраб=21 t =350
|
Рраб=36 t =425
|
|
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.