Восстановление тепловых сетей
Введение
Приоритетами в государственной энергетической политике являются:
- полное и надёжное обеспечение населения и промышленности страны энергоресурсами по ценам, стимулирующим энергосбережение;
- повышение эффективности, снижение совокупности затрат на производство и использование энергоресурсов за счёт применения энергосберегающих технологий и оборудования;
- минимизация техногенного воздействия энергетики на окружающую среду, разработка критериев безопасности, создание системы её мониторинга и механизмов, позволяющих стабилизировать ситуацию.
Важнейшей областью в экономике в целом является энергетический комплекс, стабильная работа которого обеспечивает непрерывный экономический рост страны. Не последнюю роль в обеспечении стабильной работы производства играет грамотный менеджмент.
В настоящее время одной из основных задач в развитии народного хозяйства является экономия топлива, повышение эффективности использования энергии. Одно из важных направлений решения этой задачи - перевод жилищного фонда на теплоснабжение от крупных источников тепла, использование атомной энергии для целей теплофикации.
В связи с ростом городов, поселков городского типа и промышленных предприятий строительство тепловых сетей осуществляется в чрезвычайно широких масштабах. По предварительным данным, в ближайшие годы будет построено более 10000 км магистральных и распределительных тепловых сетей.
Вместе с тем подземные тепловые сети имеют ряд существенных недостатков: слабую автоматизацию, высокую строительную стоимость, недостаточную эксплуатационную надежность, трудоемкость в изготовлении и монтаже. Все это приводит к отставанию строительства тепловых сетей, перекладкам существующих сетей раньше эксплуатационного срока службы, повышенным тепловым потерям и т.д. В конечном итоге последние вызывают дополнительные расходы, снижающие эффективность энергетических установок.
Для повышения надежности тепловых сетей необходимо обеспечить поставку труб только из спокойной стали, коренным образом улучшить антикоррозионную защиту труб путем эмалирования и нанесения изольного, полимерного покрытия до тепловой изоляции, выпуск в необходимом количестве бесфланцевой арматуры диаметром 300 - 1400 мм с электро- и гидроприводом, рассчитанной на работу в подземных камерах с высокой влажностью и температурой, усилить технический контроль за сооружением тепловых сетей.
Бесперебойная и экономичная работа систем теплоснабжения зависит не только от качества строительства, но и от того, насколько правильно осуществляется их техническая эксплуатация.
Своевременное проведение планово - предупредительных ремонтов обеспечивает бесперебойную работу систем теплоснабжения и значительно снижает затраты по капитальному и текущему ремонтам.
Целью данного дипломного проекта является проведение реконструкции магистральных тепловых сетей, в результате которой был увеличен диаметр магистральных трубопроводов и достигнуто повышение таких параметров, как пропускная способность, экономия энергетических ресурсов, и, самое главное, улучшение теплоснабжения жилых домов и общественных зданий.
1. Генеральный план магистральных тепловых сетей города
Интенсивное индустриальное и крупномасштабное промышленное и гражданское строительство требует в настоящее время дальнейшего развития систем центрального теплоснабжения, которое в свою очередь связано с непрерывным ростом протяженности тепловых сетей и радиусом их действия. Специализированными проектными организациями разработаны схемы теплоснабжения для всех крупных и многих малых городов, а также промышленных комплексов, которые осуществляются в плановом порядке. В дальнейшем производится корректировка выполненных схем в связи с изменением перспектив развития и с новыми техническими решениями, что приводит к необходимости реконструкции и модернизации тепловых сетей.
Срок службы тепловых сетей должен соответствовать сроку службы тех объектов, которые они обеспечивают теплотой. Однако из - за подверженности коррозии тепловые сети из стальных труб весьма недолговечны. Как показывает опыт эксплуатации, средний срок службы магистральных сетей 16-18 лет, распределительных и внутриквартальных - 6-8 лет, а многие теплопроводы, особенно горячего водоснабжения, уже через 2-3 года выходят из строя. Это приводит к тому, что эксплуатируемые в настоящее время подземные теплопроводы, как правило, требуют частичной замены в сроки, значительно более короткие, с интенсивным развитием систем централизованного теплоснабжения увеличивается и объем работ по их восстановлению и реконструкции, требующий больших материальных и трудовых ресурсов.
Удельный вес затрат на ремонт, модернизацию и реконструкцию водяных тепловых сетей по отношению к затратам на строительство новых сетей ежегодно возрастает.
Выбирая схему теплоснабжения и источники покрытия тепловых нагрузок, рекомендуется обеспечивать потребителей централизованным теплоснабжением от ТЭЦ и крупных котельных. От теплоэлектроцентралей в настоящее время удовлетворяется около 50% всего теплового потребления городов и промышленности. В связи с повышением требований к чистоте воздушного бассейна многие вновь сооружаемые ТЭЦ размещают на окраине и даже за пределами городов на расстоянии порядка 10-30 км.
Транспортирование тепловой энергии от ТЭЦ или котельных к потребителям, т.е. к жилым домам, общественным, административным зданиям, фабрикам, заводам и другим объектам, осуществляется по специальным трубопроводам, называемым тепловыми сетями.
Изменение температуры в зависимости от температуры наружного воздуха, т.е. удобства осуществления центрального качественного регулирования отпуска теплоты;
- обладает значительной плотностью по сравнению с другими теплоносителями, что позволяет передавать на большие расстояния значительные количества теплоты при небольшом объеме теплоносителя;
- простоту присоединения водяных систем отопления, калориферов вентиляции и систем горячего водоснабжения.
Основной недостаток воды как теплоносителя состоит в том, что на ее перекачку расходуется большое количество электроэнергии.
1.1. Обоснование проекта реконструкции тепловых сетей
Реконструкция тепломагистрали по ул. Набережная, ул. Хименко, ул. Победа вызвана необходимостью заменой изношенного участка магистральных трубопроводов с целью повышения надежности и качества теплоснабжения центрального района города.
Реконструкция наружной тепловой магистрали протяженностью 2550 м предусмотрена (ТП 20.08) до (ТП 20.25). Район строительства относится к I в климатическому подрайону, характеризующемуся следующими показателями:
- Средняя температура наиболее холодной пятидневки -34ºС
- Нормативная снеговая нагрузка 71 кгсм[2]
- Господствующие ветра - юго-западные, с нормативным давление 37 кгсм[2]
1.2. Решения по проекту
Проектом предусматривается: замена магистральных трубопроводов диаметром Ду530 мм; частичная замена П-образных компенсаторов на сильфонные; замена запорной и спускной арматуры.
Прокладка трубопроводов предусматривается в существующем непро - ходном канале (с частичной заменой поврежденных лотков). Неподвижные опоры используются как существующие, так и проектируемые. Неподвиж - ные опоры приняты балочные, устанавливаемые в монолитных участках каналов.
Для компенсации теплового удлинения труб приняты сильфонные компенсаторы, установка которых предусмотрена в каналах.
Теплофикационные камеры используются существующие.
Существующая система теплоснабжения - открытая. Теплоноситель -вода с параметрами 110-70 °С.
Трубопроводы тепловых сетей приняты из стальных электросварных труб сортамент по ГОСТ 10704-91, гр.В СтЗсп5 ТУ по ГОСТ 10706-76.
Тепловая изоляция трубопроводов запроектирована матами минера-ловатными типа Isover.
Величина пробного давления для гидравлического испытания 1,6 МПа (16 кгссм[2]) .
Для защиты трубопроводов от наружной коррозии предусмотрено: антикоррозийное покрытие труб изолом в 2 слоя по холодной мастике с покрытием мешочной бумагой; электроизолирующие подвижные и неподвиж - ные опоры труб.
Сметная документация составлена в соответствии с Порядком опре - деления расчётной стоимости строительства на стадии технико-экономического обоснования, Порядком определения сметной стоимости строительства в Республике Казахстан, введённых в действие с 1 ок - тября 2003 г. и СНиП РК 1.02-01-2001 Инструкция о порядке разработ - ки, согласования, утверждения и составе проектно-сметной документа - ции на строительство предприятий, зданий и сооружений.
Стоимость строительства определена в двух уровнях цен: базовом 2018 года и текущем. В базовом уровне цен стоимость определена по сборникам СНиР-2001 для 19-го района, привязанным к местным условиям строительства. Базовая стоимость строительства пересчитана в текущий уровень цен 2019 года согласно методике, изложенной в Порядке опре - деления сметной стоимости.... Размеры накладных расходов, ненормируемых и непредвиденных затрат приняты в соответствии с действующими нормативными документами.
На рассмотрение представлена следующая сметная документация: сводный сметный расчёт в сумме 79781,41 тыс. тенге в текущем уровне цен;
сметный расчёт в сумме 77139,65 тыс. тенге.
1.3. Тепловые сети
В теплофикационной камере ТП 20.20 предусмотрена установка сек - ционирующих задвижек и устройство двух перемычек между подающим
и обратным трубопроводами.
В проекте предусмотрены неподвижные опоры существующие и проектируемые.
В расчете учтены затраты на содержание технадзора.
Затраты на демонтаж задвижек исключены из сметы.
Затраты на погрузку и разгрузку демонтируемых труб в количестве 129,12 тонн исключены из сметы.
Трубы электросварные 530x8 (ГОСТ 10704-76) учтены по 5250 тенге за 1 п. м. (см. С130806-130).
Маты минераловатные прошивные учтены по 5340 тенге за 1 м[3] (С11031-78).
Технико-экономические показатели проекта
Таблица 1.1
№
пп
Наименование
показателей
Ед.
изм
Показатели
По проекту
Рекомендуется к утверждению
Отклонение
(+увелич., -уменьш.)
1.
Протяженность теплосети
м
1232
1232
2.
Диаметр трубопровода, толщина стенки dH x s
мм
500 х 8
500 х 8
3.
Материал труб теплосети
Ст. электросварные по ГОСТ 10704-91 (Гр.В СтЗсп5)
Ст. электросварные по ГОСТ 10704-91 (Гр.В СтЗспБ)
4.
Сметная стоимость строительства
В том числе:
- СМР
- оборудование
- прочие
Тыс. тенге
31438,3
31037
-1605,3
31262,6
30871,5
-1591,1
1175,7
1165,5
-114,2
5.
Сметная стоимость строи - тельства в текущем уровне цен на январь 2006 года, в том числе:
- СМР
- оборудование
- прочие
тыс. тенге
47590,8 41528,4 7525,7
45226,7 40334,4 7255,6
1354,1
1184
1173,1
6.
Удельные капитальные вло - жения на 1 м теплосети в двухтрубном исполнении в текущих ценах
тыс. тенге
159,9
157,99
-11,91
1.4. Построение годового графика по суткам
Расход тепла при любой текущей температуре наружного воздуха на отопление определяется по формуле [1]:
Qоtн=Qорtв-tнtв-tо,Вт (1.1)
где tв - температура внутреннего воздуха, С;
tн - текущая температура наружного воздуха, С;
tо - расчетная температура наружного воздуха, С.
Расход тепла на вентиляцию определяется по формуле [1]:
Qvtн=Qvрtв-tнtв-tо,Вт (1.2)
Расход тепла на горячее водоснабжение определяется по формуле [1]:
Qhmdл=Qhmdз55-1555-5⋅β,Вт (1.3)
где - коэффициент изменения расхода воды в летнее время.
Результаты расчетов по формулам (1.1-1.3) сведены в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 - Данные для построения сезонных графиков расхода тепла в зависимости от температуры наружного воздуха
tн
+18
+8
-24
-35
Qо, Гкалчас
0
5,713
25,245
28,315
Qv, Гкалчас
0
0,049
0,245
0,273
Qhmd, Гкалчас
2,35
3,57
3,57
3,55
Q, Гкалчас
2,35
9,137
27,85
31,755
Построенный график приведен на Рис. 1.1.
Для построения графика теплового потребления в зависимости от продолжительности стояния наружных температур составлена таблица 1.3 [3].
Таблица 1.3 - Данные для построения сезонных графиков расхода тепла в зависимости от продолжительности стояния температур
Интервал температур, С
- 50 и ниже
- 50
- 45
- 45
- 40
- 40
- 35
- 35
- 30
- 30
- 25
- 25
- 20
Часы стояния
-
-
-
3
48
276
631
Интервал температур, С
- 20- 15
- 15- 10
- 10- 5
- 50
05
58
Всего часов
Часы стояния
801
667
597
562
584
761
4930
Построенный график представлен на рис. 1.2.
1.5 Построение годового графика по месяцам
Для построения годового графика потребления тела по месяцам необходимы среднемесячные температуры наружного воздуха [2]. Температуры приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Среднемесячные температуры наружного воздуха
Месяц
tн,ср, С
Месяц
tн,ср, С
Месяц
tн,ср, С
Январь
-22,4
Май
11,2
Сентябрь
14
Февраль
-17,3
Июнь
17,5
Октябрь
4,8
Март
-8,6
Июль
21,2
Ноябрь
-8,2
Апрель
3,2
Август
20,1
Декабрь
-18,6
Расчет среднемесячного теплопотребления произведен по формулам (1.1-1.3) и сведен в таблицу 1.4.
Таблица 1.4 - Данные для построения графика теплового потребления по месяцам
Месяц
Qо
Qv
Qо+ Qv
Qhmd
Q
Январь
23,307
0,152
23,459
3,48
26,939
Февраль
20,497
0,135
20,632
3,48
24,112
Март
15,703
0,097
15,801
3,48
19,281
Апрель
9,311
0,063
9,374
3,48
12,854
Май
0
0
0
2,23
2,23
Июнь
0
0
0
2,23
2,23
Июль
0
0
0
2,23
2,23
Август
0
0
0
2,23
2,23
Сентябрь
0
0
0
2,23
2,23
Октябрь
8,430
0,058
8,488
3,48
11,968
Ноябрь
15,483
0,097
15,581
3,48
19,061
Декабрь
21,213
0,159
21,372
3,48
24,852
Рис 1.1 - График теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха
Рис 1.2 - График теплопотребления в зависимости от продолжительности
стояния температур наружного воздуха
Рис. 1.3 - График теплового потребления по месяцам
1.6 Графики регулирования температуры сетевой воды
Центральным называется регулирование отпуска теплоты от теплоисточника в его тепловые сети. Центральным регулированием определяется график изменения температур, а иногда и расходов воды в подающих трубопроводах тепловых сетей [6].
В данном дипломном проекте способом регулирования отпуска теплоты является качественное регулирование путем изменения температуры воды в подающих трубопроводах системы при ее постоянном расходе (температура сетевой воды меняется в зависимости от температуры наружного воздуха tн).
При таком способе регулирования максимальные (расчетные) температуры воды в трубопроводах системы отопления достигаются при расчетной температуре наружного воздуха tно. При понижении tн снижается температура воды в подающем трубопроводе [6].
Качественное регулирование обеспечивает устойчивость гидравлических режимов отдельных нагревательных приборов системы при переменных тепловых нагрузках.
При присоединении к двухтрубным магистральным сетям систем отопления и горячего водоснабжения сохранение в них центрального качественного регулирования в течении всего отопительного периода оказывается невозможным, поскольку температуры воды в подающих трубопроводах таких сетей должны поддерживаться не ниже необходимых для обеспечения заданных температур воды перед водоразборными приборами (не менее 6575 С).
Для соблюдения теплового баланса среднесуточные температуры воды в подающем трубопроводе сети должны приниматься большими, чем по отопительному графику. Величина этого превышения определяется температурой воды в обратном трубопроводе системы отопления и следующим коэффициентом:
μ=QhmdpQop (1.4)
μ=3,4827,173=0,128
При данном значении коэффициента принимается центральное качественное регулирование по нагрузке отопления.
При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей 1,0 и обратной 2,0 магистралях, а также после элеватора 3,0 в течении отопительного периода определяют по следующим выражениям:
1,0 = ti + t [( ti - tн ) (ti - to )]0.8 + ( - 0.5 )( ti - tн ) ( ti - to ) (1.5)
2,0 = ti + t [( ti - tн) (ti - to )]0.8 - 0.5 ( ti - tн )(ti - to ) (1.6)
3.0 = ti + t [( ti - tн ) (ti - to )]0.8 + 0.5 ( ti - tн )(ti - to ) (1.7)
где ti - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая для жилых районов 18 С
tн - температура наружного воздуха, С
t - расчетный температурный напор нагревательного прибора, С , определяемый по формуле
Δt=(τ3+τ2)2-ti ( 1.8)
где 3 и 2 температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети при to; для жилых районов, как правило, 3 = 95 С ; 2 = 70 С. ;Δ - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети Δ =1-2 ; - расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления
=3-2 (1.9)
Задаваясь различными значениям и температур наружного воздуха tн (обычно tн = +8; 0; - 10; tv; to), определяют 1,0 ; 2,0 ; 3,0 и строят отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали 1,0 не может быть ниже 60 С в открытых системах теплоснабжения, и 70 С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым.
Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды - tн', делит отопительный период на два диапазона с различными режимами регулирования:
в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 С до tн' осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение " перегрева " систем отопления и бесполезных потерь теплоты;
в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от tн' до to осуществляется центральное качественное регулирование.
1.7 Определение расчетных расходов теплоносителя
Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:
а) на отопление
, (1.10)
б) на вентиляцию
, (1.11)
в) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:
средний
, (1.12)
максимальный
, (1.13)
г) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
G3hm=3.6Qhmcτ1'-τ2'⋅55-th'55-tc+0.2 , (1.14)
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
, (1.15)
Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кгч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле
(1.16)
Коэффициент K3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принят в размере 1,2 для закрытой системы теплоснабжения с общей нагрузкой менее 100 МВт.
Результаты расчетов по формулам (1.10-1.16) приведены в приложении В.
1.8 Расчет дроссельных устройств
При присоединении потребителей к тепловой сети по зависимой элеваторной схеме необходимо рассчитать диаметры дроссельных диафрагм, гасящих остаточное давление.
Диаметр отверстий дроссельных диафрагм, d, мм, определяется по формуле [18]:
d=10⋅4G2H (1.17)
где G - расход сетевой воды, тч;
H - напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м
2 Расчет и подбор оборудования для реконструируемого участка
2.1 Расчет толщины тепловой изоляции
Тепловой расчет проводится с целью определения толщины тепловой изоляции при данном виде прокладки и известном коэффициенте теплопроводности материала по нормируемой плотности теплового потока.
Расчет произведен по методике, приведенной [8]:
1) Суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока, для подающего и обратного трубопровода:
Rtot=tw-teqe⋅k1 (2.1)
где qe - нормированная линейная плотность теплового потока, Втм, принимаемая по приложениям 4-8 [8];
tw - средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, которая при расчетных параметрах теплоносителя 95-70 и круглогодовом режиме работы тепловых сетей может быть принята для подающего трубопровода 70С, для обратного - 50С;
te - среднегодовая температура окружающей среды; при подземной прокладке - среднегодовая температура грунта, + 2С;
К1 - коэффициент географического положения (для Дальнего Востока 0,8).
Rtot1=tw-teqe⋅k1=70-237⋅0,8=2,297м2 ⋅оСВт
Rtot2=tw-teqe⋅k1=50-225⋅0,8=2,41м2⋅ оСВт
2) Термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м[2о]СВт, определяемое по формуле:
Rпс=1αеPI(d+0,1) (2.2)
где е - коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт(м[2]С); согласно прил. 9 [8] при прокладке без каналов е= 8 Вт(м[2]С);
d - наружный диаметр трубопровода, м;
Rпс=1αеPI(d+0,1)=18⋅3.14⋅(0,159+0,1 )=0,155м2оСВт
3) термическое сопротивление поверхности определяемое по формуле:
Rпк=1αеPI⋅dВЭ (2.3)
где е - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности; е = 8 Вт ( м2о С );
dВЭ - внутренний эквивалентный диаметр, м, определяемый по формуле:
dВЭ=4FP (2.4)
где F - внутреннее сечение, м[2];
P - периметр сторон по внутренним размерам, м;
dВЭ=4FP=4⋅1,094,8=0,91м
Rпк=1αеPI⋅dВЭ=18⋅3,14⋅0,91=0,045м2о СВт
4) термическое сопротивление стенки определяется по формуле:
Rk=12PIλстlndНЭdВЭ
ст - теплопроводность стенки, для железобетона ст = 2.04 Вт(м[2о]С);
dНЭ - наружный эквивалентный диаметр, определяемый по наружным размерам, м:
dНЭ=4FP=4⋅1,65,6=1,142м
Rk=12PIλстlndНЭdВЭ=12⋅3,14⋅2,04ln1, 1420,91=0,092м2оСВт
5) термическое сопротивление грунта:
Rгр=12PIλгрln2hdНЭ+4h2dНЭ2-1
где h - глубина заложения оси трубопроводов, м;
гр - теплопроводность грунта, принято гр=2 Вт(м оС);
Rгр=12PIλгрln2hdНЭ+4h2dНЭ2-1=12⋅3,1 4⋅2,04ln2⋅11,142+4⋅121,1422-1=0,094 м2оСВт
6) термическое сопротивление слоя изоляции, для подающего и обратного трубопровода:
Rи1=Rtot-Ri=2,297-0,155-0,045-0,094 -0,092=1,911м2оСВт
Rи2=Rtot-Ri=2,41-0,155-0,045-0,094- 0,092=2,024м2оСВт
7) толщина тепловой изоляции:
δиi=de2PIλиRи-12
где и - теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по [8], Вт(мС), маты из стеклянного штапельного волокна ГОСТ 10499-78 - 1=0,062 ВтмС, 2=0,056 ВтмС;
δи1=de2PIλиRи-12=0,159e2⋅3,14⋅0,062 ⋅1,911-12=0,085м
δи2=de2PIλиRи-12=0,159e2⋅3,14⋅0,056 ⋅2,024-12=0,079м
В соответствии с приложением 11 [8], по рассчитанным δи1 и δи2 принимаем:
для подающего трубопровода - 80 мм, для обратного - 80 мм.
2.2 Расчет П-образного компенсатора
Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность lк для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (110 МПа). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры. Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода L, мм, определяют по формуле
L = t L (2.5)
где - средний коэффициент линейного расширения стали, мм(мо С) для типовых расчетов можно принять = 1.2*10 - 2 мм(м[о]С);
t - расчетный перепад температур, определяемый по формуле:
t =1 - to (2.6)
где 1 - расчетная температура теплоносителя, [о]С;
tо - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, [о]С;
L - расстояние между неподвижными опорами, м.
t = 95-(-32)=127 оС
Для расчетного участка теплосети (компенсатор К5):
L=26,9+27=53,7 м
L=1,2*10 - 2 *127 * 53,7=81,8 мм
Из справочных данных [8] подбираем П-образный компенсатор с гнутыми отводами. Вылет компенсатора 2,0 м, компенсирующая способность 160 мм (с учетом предварительной монтажной растяжки компенсаторов на 50% расчетного температурного удлинения). Осевая сила при этом составляет 0,6*8,18=4,9 кН.
Схема компенсатора приведена на Рис.2.1. .
Рис. 2.1. - Схема П-образного компенсатора
2.3. Сильфонные компенсаторы
Для компенсации температурного удлинения прямолинейных участков трубопроводов централизованного тепло- и водоснабжения внутри жилых и производственных зданий, а также трубопроводов насосных, водонагревательных установок, тепловых пунктов и других сооружений внутренних тепловых сетей. Компенсаторы с наружным защитным кожухом используются для систем отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий, трубопроводов и других сооружений, как внутренних, так и наружных тепловых сетей применяя теплоизоляцию.
Компенсаторы сильфонные осевые устанавливаются на трубопроводах в качестве температурных компенсирующих устройств.
Установочное положение компенсатора в трубопроводе по направлению среды. Направление среды указано на бирке, приклеенной к патрубку СК. В случае утраты бирки направление потока среды начинается с патрубка в котором приварен внутренний экран (гильза).
Присоединение к трубопроводу - на сварке.
Компенсатор обеспечивает правильную работу при давлении не более 1,6 МПа и температуре среды не выше 150 [о]С.
Основной деталью сильфонного компенсатора является многослойный сильфон по ГОСТ 21744-83 или ТУ 3695-001-35740880-97 из ленты 08Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72. Сильфон соединяется с патрубками при помощи соединительного узла. У компенсаторов с диаметром условного прохода 15; 20; 25; 32 мм. концевые части сильфона запрессованы между наружным кольцом и приваренного к патрубку дистанционного кольца и соединены по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки. У компенсаторов с диаметром условного прохода 40 мм. и более концевые части сильфона запрессованы между наружным кольцом - и подготовленной поверхностью патрубка. Соединение деталей - по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки. На внутренней поверхности патрубка со стороны направления потока среды приварен по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки направляющий экран (гильза), который позволяет сильфону деформироваться только в осевом направлении, исключая поперечные сдвиги. Применение экрана значительно снижает сопротивление потоку, шум, загрязнение и возможные повреждения сильфона изнутри посторонними предметами, находящимися в рабочей среде. Второй конец экрана (гильзы) свободно перемещается с небольшим зазором во втором патрубке.
2.4. Расчет самокомпенсации
При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания короткого плеча угла поворота трассы и определение упругого отпора.
Максимальное напряжение определяют для углов поворотов 90[о] по формуле:
σ=1.5⋅ΔL⋅E⋅d⋅n+1L2 (2.7)
где L - удлинение короткого плеча, м;
L - длина короткого плеча, м;
Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2*10[5] МПа;
d - наружный диаметр трубы, м;
n = L1L - отношение длины длинного плеча к короткому.
При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения не должна превышать [] = 80 МПа.
L=1,2*10 - 2 *127 * 7=10,8 мм
n=19,57=2,8
σ=1.5⋅10,8⋅10-3⋅2⋅105⋅0,159⋅2,8+172 =39,7МПа
Что ниже 80 Мпа.
Для расчета упругого отпора необходимо определить удлинение длинного плеча:
L=1,2*10 - 2 *127 * 20=30,6 мм
Координаты упругого центра:
ys=0.5R2k+0.5⋅l22+l2RLпр
xs=0.5R2k+0.5⋅l12+l1RLпр
Приведенная длина оси:
Lпр=l1+l2+1.57Rk
Радиус гнутья (для сварного отвода):
Rэ=rср21+ctgα
где rср - радиус поперечного сечения трубы (по середине толщины стенки);
=15 для сварных отводов, составленных из двух секторов, =11 для отводов из трех и четырех секторов.
Параметры
k=h561.52 h=Rэσrср2
где - толщина стенки трубы, м.
Для трубы диаметром 0,159х4.5:
Rэ=rср21+ctgα=0.07521+ctg11=0.231м
h=Rэσrср2=h=0.231⋅0.0450.0752=0.185
k=h561.52=0.185561.52=0.17
Lпр=l1+l2+1.57Rk=Lпр=20+7+1.570,231 0,17=29,4м
ys=0.50,23120,17+0.5⋅72+7⋅0,23129,3 1=1,89м
xs=0.50,23120,17+0.5⋅202+20⋅0,23129 ,31=6,9м
Ixs=0.35R3k+l233+l22R+l2R2-Lпрys2=0 .350.23130.17+733+72⋅0.231+7⋅0.2312 -29.4⋅1,892=20.3
Ixys=0.07R3k-Lпрxsys=0.070.23130.17 -29.4⋅7⋅1.89=-389.5
Px=EI(ΔlxIys+ΔlyIxys)IxsIys-Ixys2=1 .3⋅106(0.035⋅1325+0.010⋅(-389.5))20 .3⋅1325-(-389.5)2=-442Н
Py=EI(ΔlyIxs+ΔlxIxys)IxsIys-Ixys2=1 .3⋅106(0.010⋅20.2+0.035⋅(-389.7))20 .2⋅1325-(-389.7)2=137Н
Подбор г-образного компенсатора
Результаты расчета
Сила упругой деформации по оси Х Px=1291.48 H
Сила упругой деформации по оси У Pу=221.43 H
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления меньшего плеча б(a)= 46.63 МПа
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления большего плеча б(b)= 12.75 МПа
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке изгиба
б(c)= 20.73 Мпа
За расчетные приняты результаты работы программы Px=1291.48 H
2.5 Расчет усилий на подвижные опоры
Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv, Н, следует согласно [1] определять по формуле
Fv= Gh L (2.8)
где Gh - вес одного метра трубопровода в рабочем состоянии включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Нм;
L - пролет между подвижными опорами, м.
Величина Gh по справочным данным для трубы диаметром 159 мм составляет 513 Нм. Величина L по требования [1] не должна превышать 5 м.
Соответственно вертикальная нагрузка на опору составит:
Fv= 513*5=2565 H
2.6 Расчет усилий на неподвижные опоры
При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору следует учитывать: неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов, на участках имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота, заглушки; следует также учитывать силы трения в подвижных опорах и о грунт для бесканальных прокладок, а также реакции компенсаторов и самокомпенсации. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору следует определять:
на концевую опору - как сумму сил действующих на опору;
на промежуточную опору - как разность сумм сил действующих с каждой стороны опоры.
Неподвижные опоры должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов (охлаждение, нагрев) в том числе при открытых и закрытых задвижках.
Схема прилегающих участков к рассчитываемой неподвижной опоре Н6 изображена на рисунке 2.2. .
Рис. 2.2. - Схема для определения горизонтальных усилий на неподвижную опору
Формулы для определения осевого усилия на неподвижную опору (В) [6]:
при нагреве -P=pPID24+l12qμ+Pk-Px-qμ(l2+l3)
при охлаждении -P=pPID24-l12qμ-Pk+Px+qμ(l2+l3)
где p - давление теплоносителя, Па;
D - диаметр трубопровода, м
Рк - сила упругого отпора П-образного компенсатора, Н;
Рх - сила упругого отпора Г-образного компенсатора, Н;
q - весовая нагрузка на 1 м длины трубопровода, Нм (515 Нм);
- коэффициент трения скользящих опор (=0.3).
Расстояния l1, l2, l3 по схеме соответственно равны 27; 20,2 и 7 м.
при нагреве
P=3⋅105⋅3.14⋅0.15924+272513⋅0.3+4.9 ⋅103-1.3⋅103-513⋅0.3(20,2+7)=7467H
при охлаждении
P=3⋅105⋅3.14⋅0.15924-272513⋅0.3-4.9 ⋅103+1.3⋅103+513⋅0.3(20,2+7)=4455H
За расчетное усилие принято большее значение Р=7467 Н.
Для двух трубопроводов соответственно 14,9 кН.
2.7 Определение диаметров спускников
Определение диаметров спускных устройств производится с целью обеспечения слива воды из трубопровода теплосети за определенный период времени.
Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяют по формуле [1]:
d=dred⋅m⋅n⋅4lired (2.9)
где d red, l, i red - соответственно приведенный диаметр, м; общая длина, м; приведенный уклон секционируемого участка трубопровода определяемые по следующим формулам:
d red = ( d1 l1 + d2 l2 + ... + dn ln ) l (2.10)
i red = ( i1 l1 + i2 l2 + ... + in ln ) l (2.11)
где l1, l2, ... , ln - длины отдельных участков трубопровода, м, с диаметрами d1, d2, ..., dn ,м, при уклонах i1, i2, ..., i3;
m - коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей
m = 0.0144, для задвижек m = 0.011;
n - коэффициент, зависящий от времени спуска воды t
при t = 2 ч (для труб диаметром 150 мм) n = 0.73
d red = 0,159 м (т.к. диаметр не меняется);
Для расчета выбран участок теплосети (см. профиль трассы в графической части) с установкой спускника в камере УТ2.
Уклон прилегающих участков определяется по формуле:
ired=33⋅0.003+40⋅0.02+52⋅0.004+80⋅0 .004+75⋅0.0133+40+52+80+75=0.0079
d=0.159⋅0.011⋅0.73⋅42800.0079=16мм
В соответствии с требованием [1] принимаем диаметр спускника 50 мм.
Диаметр воздушников по требованиям [1] составил 20 мм.
3. Теплоизоляция труб из пенополиуретана.
В настоящее время во всем мире широко используется теплоизоляция труб тепловых сетей пенополиуретаном (ППУ) (Пенополиуретан - жесткая не плавкая термореактивная пластмасса с сильно сетчатой структурой. Только 3% объема занимает твердый материал, который образует каркас из стенок и ребер. Именно он придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают поры. Жесткий пенополиуретан, из которого наше предприятие изготавливает различные изделия, обладает уникальными, не имеющими аналогов теплоизоляционными свойствами). Применение ППУ позволяет обеспечить безаварийное и эффективное теплоснабжение в условиях бесканальной прокладки трубопроводов.
Наличие заданного срока эксплуатации тепловых сетей (не менее 30 лет) позволяет обоснованно выбирать материалы, типы конструкций, защиту материалов и конструкций и т.п., а это значит, что долговечность приобретает количественное расчетное значение. Поэтому на первое место в необходимой совокупности свойств ППУ выходит долговечность, которая должна, как правило, превышать 30-летний срок, а затем уже эти материалы должны иметь необходимые прочностные, теплоизоляционные и деформативные свойства.
Для определения сохраняемости свойств изоляции труб тепловых сетей часто используются методы испытания моделей (фрагментов) теплопроводов.
Преимущества пенополиуретана: устойчивость к действию атмосферных факторов; нетоксичность; нейтральный запах; прочность; не электризуется; не гниет; устойчивость к пластификаторам, постоянно встречающимся растворителям, кислотам и щелочам; экологически безопасен; не оказывает вредного влияния на физиологию человека.
Все изделия выполнены в соответствии с ТУ 5768-002-55182353-2002. Они сопровождаются сертификатом соответствия, паспортом качества, гигиеническим заключением, отчетом на пожарную опасность и отвечают следующим физико-механическим показателям:
Характеристика
Описание
Внешний вид и структура образца ППУ на вертикальном срезе при температуре от +20 до -25 градусов по Цельсию
Мелкая закрытоячеистая. однородная, без трещин и полостей, внутри образка допускается наличие отдельных укрупненных ячеек
Плотность плоских и фасонных изделий, кЛм*
50-70
Коэффициент теплопроводности при температуре (25. +-5 градусов по цельсию ВМк), не более
0,033
Расчетный коэффициент теплопроводности для условии эксплуатации А и Б, Вт(ºС), не более:
0,051
Водопоглощение при насыщении водой за 24 часа по объему, %. не более
0,32
Предел прочности на сжатие при 10%-й линейной деформации. МПа (кгсм[2]), не менее
0,10(1,0)
Линейная температурная усадка при температуре 130 +-3 градуса по Цельсию, % не более
1,54
Паропроницаемости, мгмчПа, не более
0,05
Коэффициент дымообразования
Д3
Группа горючести
Горючий
Группа воспламеняемости
В3
Выполнение работ по теплоизоляции с помощью технологии напыления ППУ.
Производство работ по напылению ППУ производится с помощью специализированных напылительных установок - пеногенераторов высокого или низкого давления отечественного или зарубежного производства.
Внешне процесс напыления выглядит, как процесс окраски с помощью пульверизатора и позволяет наносить ППУ - теплоизоляцию на изделия любых габаритов и конфигурации. Послойное напыление ППУ допускает изготовление монолитного слоя теплоизоляции любой необходимой толщины. Адгезионная прочность сцепления напылённого ППУ с поверхностью трубы - не менее 2 кг. Монолитность напылённого покрытия обеспечивает отсутствие мостиков холода, антикоррозийную защиту и невозможность расхищения теплоизоляции.
Также немаловажно отметить снижение транспортных затрат, т.к. расходные материалы поставляются на объект в жидком виде и при напылении расширяются в объёме приблизительно в 20 раз, т.е. из 2 стандартных 200 - литровых бочек хим. компонентов получается около 10 м[3] ППУ.
Требования к напыляемым поверхностям заключаются в следующем:
поверхность должна быть сухой, чистой, не замасленной, без следов активной коррозии и обязательно тёплой (температура не ниже +10 - +15 град. По Цельсию).
Поэтому при работе на криогенных трубопроводах их предварительно отключают и дают прогреться и просохнуть.
Работа в зимний период на действующих трубопроводах горячего водоснабжения принципиально не отличается от работ, проводимых в тёплое время года, с той лишь разницей, что расходные компоненты нуждаются в прогреве до рабочей температуры. В случае прогретой напыляемой поверхности температура окружающего воздуха принципиального значения не имеет. Работы по холодным поверхностям ведут к ухудшению адгезии ППУ с трубой и радикальным перерасходам компонентов.
Основные недостатки метода напыления:
1) перерасходы компонентов при работе на трубах малого сечения и сильных ветрах;
2) практическая невозможность работ по холодным поверхностям;
Монтаж теплоизоляции марки ТИС* для труб производится путем склеивания их компонентами ППУ или иными клеевыми компонентами. Скорлупы могут быть монтируемы на теле трубы с помощью обычной вязальной проволоки (стяжек, скоб). Стыки и отводы могут быть изолированы с помощью напыления системами ППУ. После монтажа скорлупы можно покрывать грунтовкой марки ХС 04 (ХС 011), битумной мастикой или кузбасслаком для защиты ППУ от воздействия солнечной радиации (для предотвращения разрушения ППУ). Скорлупы имеют закрытоячеистую поверхность - обладают тонкой коркой, препятствующей проникновению влаги.
Рис 3.1Скорлупы для труб из пенополиуретана.
Теплоизоляция для труб марки "ТИС"* из пенополиуретана подбирается согласно диаметра трубы. Внутренний диаметр теплоизоляции должен соответствовать наружному диаметру трубы. Труба перед теплоизоляцией подготавливается соответствующим образом под условия эксплуатации.
Рис. 3.2 Теплоизоляция для труб из пенополиуретана
На тело трубы в нижней ее части монтируется половина метра погонного.
Сжав обе части, добиться смыкания обеих половин так, чтобы замки в четверть расположенные по краю изделия вошли друг в друга.
Паралельно уже смонтированной половине метра погонного теплоизоляции для труб устанавливается вторая часть метра погонного теплоизоляции для труб марки ТИС(R).
В торец полностью смонтированному метру погонному теплоизоляции таким же образом монтируется остальная теплоизоляция.
Рис. 3.3. Полностью смонтированный метр погонный теплоизоляции
Теплоизоляция стальных труб и фасонных изделий и деталей должна иметь не менее двух линейных проводников-индикаторов системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) состояния влажности пенополиуретана в процессе эксплуатации теплопровода.
4. Схема теплоснабжения и присоединения реконструируемой тепловой сети
Способ прокладки тепловой сети при реконструкции выбирают в соответствии с указаниями СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети.
В городах и населенных пунктах для тепловых сетей применяют в основном подземную прокладку, которая не портит архитектурного облика, не мешает движению транспорта и позволяет снизить теплопотери за счет использования теплозащитных свойств грунта. Чем меньше глубина заложения тепловой сети, тем меньше объем земляных работ.
Подземные прокладки теплопроводов связаны с необходимостью вскрытия улиц, проездов и дворов.
Конструктивно подземные тепловые сети делятся на два принципиально различных вида: канальные и бесканальные. Конструкция канала полностью разгружает теплопроводы от механического воздействия массы грунта и временных транспортных нагрузок и ограждает трубопроводы и тепловую изоляцию от коррозионного влияния почвы. Прокладка в каналах обеспечивает свободное перемещение трубопроводов при температурных деформациях как в продольном (осевом), так и в поперечном направлении, что позволяет использовать их самокомпенсирующую способность на угловых участках трассы тепловой сети.
Непроходные каналы получили наибольшее распространение в практике строительства тепловых сетей. Этот тип прокладки применяют в любых грунтовых условиях, в том числе с устройством в зоне грунтовых вод попутного дренажа.
Все конструкции теплопроводов в непроходных каналах можно разбить на две группы: с воздушным зазором между поверхностью тепловой изоляции и стенками канала и без воздушного зазора. На участках, где наблюдается боковое перемещение трубопровода при тепловой деформации, следует применять прокладки в каналах с воздушными зазорами.
Наряду с прокладкой в непроходных каналах все большее развитие получают бесканальные прокладки теплопроводов. Отказ от применения каналов при прокладке тепловых сетей весьма перспективен и является одним из путей удешевления их стоимости. Однако в бесканальных прокладках теплоизолированный трубопровод из ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Приоритетами в государственной энергетической политике являются:
- полное и надёжное обеспечение населения и промышленности страны энергоресурсами по ценам, стимулирующим энергосбережение;
- повышение эффективности, снижение совокупности затрат на производство и использование энергоресурсов за счёт применения энергосберегающих технологий и оборудования;
- минимизация техногенного воздействия энергетики на окружающую среду, разработка критериев безопасности, создание системы её мониторинга и механизмов, позволяющих стабилизировать ситуацию.
Важнейшей областью в экономике в целом является энергетический комплекс, стабильная работа которого обеспечивает непрерывный экономический рост страны. Не последнюю роль в обеспечении стабильной работы производства играет грамотный менеджмент.
В настоящее время одной из основных задач в развитии народного хозяйства является экономия топлива, повышение эффективности использования энергии. Одно из важных направлений решения этой задачи - перевод жилищного фонда на теплоснабжение от крупных источников тепла, использование атомной энергии для целей теплофикации.
В связи с ростом городов, поселков городского типа и промышленных предприятий строительство тепловых сетей осуществляется в чрезвычайно широких масштабах. По предварительным данным, в ближайшие годы будет построено более 10000 км магистральных и распределительных тепловых сетей.
Вместе с тем подземные тепловые сети имеют ряд существенных недостатков: слабую автоматизацию, высокую строительную стоимость, недостаточную эксплуатационную надежность, трудоемкость в изготовлении и монтаже. Все это приводит к отставанию строительства тепловых сетей, перекладкам существующих сетей раньше эксплуатационного срока службы, повышенным тепловым потерям и т.д. В конечном итоге последние вызывают дополнительные расходы, снижающие эффективность энергетических установок.
Для повышения надежности тепловых сетей необходимо обеспечить поставку труб только из спокойной стали, коренным образом улучшить антикоррозионную защиту труб путем эмалирования и нанесения изольного, полимерного покрытия до тепловой изоляции, выпуск в необходимом количестве бесфланцевой арматуры диаметром 300 - 1400 мм с электро- и гидроприводом, рассчитанной на работу в подземных камерах с высокой влажностью и температурой, усилить технический контроль за сооружением тепловых сетей.
Бесперебойная и экономичная работа систем теплоснабжения зависит не только от качества строительства, но и от того, насколько правильно осуществляется их техническая эксплуатация.
Своевременное проведение планово - предупредительных ремонтов обеспечивает бесперебойную работу систем теплоснабжения и значительно снижает затраты по капитальному и текущему ремонтам.
Целью данного дипломного проекта является проведение реконструкции магистральных тепловых сетей, в результате которой был увеличен диаметр магистральных трубопроводов и достигнуто повышение таких параметров, как пропускная способность, экономия энергетических ресурсов, и, самое главное, улучшение теплоснабжения жилых домов и общественных зданий.
1. Генеральный план магистральных тепловых сетей города
Интенсивное индустриальное и крупномасштабное промышленное и гражданское строительство требует в настоящее время дальнейшего развития систем центрального теплоснабжения, которое в свою очередь связано с непрерывным ростом протяженности тепловых сетей и радиусом их действия. Специализированными проектными организациями разработаны схемы теплоснабжения для всех крупных и многих малых городов, а также промышленных комплексов, которые осуществляются в плановом порядке. В дальнейшем производится корректировка выполненных схем в связи с изменением перспектив развития и с новыми техническими решениями, что приводит к необходимости реконструкции и модернизации тепловых сетей.
Срок службы тепловых сетей должен соответствовать сроку службы тех объектов, которые они обеспечивают теплотой. Однако из - за подверженности коррозии тепловые сети из стальных труб весьма недолговечны. Как показывает опыт эксплуатации, средний срок службы магистральных сетей 16-18 лет, распределительных и внутриквартальных - 6-8 лет, а многие теплопроводы, особенно горячего водоснабжения, уже через 2-3 года выходят из строя. Это приводит к тому, что эксплуатируемые в настоящее время подземные теплопроводы, как правило, требуют частичной замены в сроки, значительно более короткие, с интенсивным развитием систем централизованного теплоснабжения увеличивается и объем работ по их восстановлению и реконструкции, требующий больших материальных и трудовых ресурсов.
Удельный вес затрат на ремонт, модернизацию и реконструкцию водяных тепловых сетей по отношению к затратам на строительство новых сетей ежегодно возрастает.
Выбирая схему теплоснабжения и источники покрытия тепловых нагрузок, рекомендуется обеспечивать потребителей централизованным теплоснабжением от ТЭЦ и крупных котельных. От теплоэлектроцентралей в настоящее время удовлетворяется около 50% всего теплового потребления городов и промышленности. В связи с повышением требований к чистоте воздушного бассейна многие вновь сооружаемые ТЭЦ размещают на окраине и даже за пределами городов на расстоянии порядка 10-30 км.
Транспортирование тепловой энергии от ТЭЦ или котельных к потребителям, т.е. к жилым домам, общественным, административным зданиям, фабрикам, заводам и другим объектам, осуществляется по специальным трубопроводам, называемым тепловыми сетями.
Изменение температуры в зависимости от температуры наружного воздуха, т.е. удобства осуществления центрального качественного регулирования отпуска теплоты;
- обладает значительной плотностью по сравнению с другими теплоносителями, что позволяет передавать на большие расстояния значительные количества теплоты при небольшом объеме теплоносителя;
- простоту присоединения водяных систем отопления, калориферов вентиляции и систем горячего водоснабжения.
Основной недостаток воды как теплоносителя состоит в том, что на ее перекачку расходуется большое количество электроэнергии.
1.1. Обоснование проекта реконструкции тепловых сетей
Реконструкция тепломагистрали по ул. Набережная, ул. Хименко, ул. Победа вызвана необходимостью заменой изношенного участка магистральных трубопроводов с целью повышения надежности и качества теплоснабжения центрального района города.
Реконструкция наружной тепловой магистрали протяженностью 2550 м предусмотрена (ТП 20.08) до (ТП 20.25). Район строительства относится к I в климатическому подрайону, характеризующемуся следующими показателями:
- Средняя температура наиболее холодной пятидневки -34ºС
- Нормативная снеговая нагрузка 71 кгсм[2]
- Господствующие ветра - юго-западные, с нормативным давление 37 кгсм[2]
1.2. Решения по проекту
Проектом предусматривается: замена магистральных трубопроводов диаметром Ду530 мм; частичная замена П-образных компенсаторов на сильфонные; замена запорной и спускной арматуры.
Прокладка трубопроводов предусматривается в существующем непро - ходном канале (с частичной заменой поврежденных лотков). Неподвижные опоры используются как существующие, так и проектируемые. Неподвиж - ные опоры приняты балочные, устанавливаемые в монолитных участках каналов.
Для компенсации теплового удлинения труб приняты сильфонные компенсаторы, установка которых предусмотрена в каналах.
Теплофикационные камеры используются существующие.
Существующая система теплоснабжения - открытая. Теплоноситель -вода с параметрами 110-70 °С.
Трубопроводы тепловых сетей приняты из стальных электросварных труб сортамент по ГОСТ 10704-91, гр.В СтЗсп5 ТУ по ГОСТ 10706-76.
Тепловая изоляция трубопроводов запроектирована матами минера-ловатными типа Isover.
Величина пробного давления для гидравлического испытания 1,6 МПа (16 кгссм[2]) .
Для защиты трубопроводов от наружной коррозии предусмотрено: антикоррозийное покрытие труб изолом в 2 слоя по холодной мастике с покрытием мешочной бумагой; электроизолирующие подвижные и неподвиж - ные опоры труб.
Сметная документация составлена в соответствии с Порядком опре - деления расчётной стоимости строительства на стадии технико-экономического обоснования, Порядком определения сметной стоимости строительства в Республике Казахстан, введённых в действие с 1 ок - тября 2003 г. и СНиП РК 1.02-01-2001 Инструкция о порядке разработ - ки, согласования, утверждения и составе проектно-сметной документа - ции на строительство предприятий, зданий и сооружений.
Стоимость строительства определена в двух уровнях цен: базовом 2018 года и текущем. В базовом уровне цен стоимость определена по сборникам СНиР-2001 для 19-го района, привязанным к местным условиям строительства. Базовая стоимость строительства пересчитана в текущий уровень цен 2019 года согласно методике, изложенной в Порядке опре - деления сметной стоимости.... Размеры накладных расходов, ненормируемых и непредвиденных затрат приняты в соответствии с действующими нормативными документами.
На рассмотрение представлена следующая сметная документация: сводный сметный расчёт в сумме 79781,41 тыс. тенге в текущем уровне цен;
сметный расчёт в сумме 77139,65 тыс. тенге.
1.3. Тепловые сети
В теплофикационной камере ТП 20.20 предусмотрена установка сек - ционирующих задвижек и устройство двух перемычек между подающим
и обратным трубопроводами.
В проекте предусмотрены неподвижные опоры существующие и проектируемые.
В расчете учтены затраты на содержание технадзора.
Затраты на демонтаж задвижек исключены из сметы.
Затраты на погрузку и разгрузку демонтируемых труб в количестве 129,12 тонн исключены из сметы.
Трубы электросварные 530x8 (ГОСТ 10704-76) учтены по 5250 тенге за 1 п. м. (см. С130806-130).
Маты минераловатные прошивные учтены по 5340 тенге за 1 м[3] (С11031-78).
Технико-экономические показатели проекта
Таблица 1.1
№
пп
Наименование
показателей
Ед.
изм
Показатели
По проекту
Рекомендуется к утверждению
Отклонение
(+увелич., -уменьш.)
1.
Протяженность теплосети
м
1232
1232
2.
Диаметр трубопровода, толщина стенки dH x s
мм
500 х 8
500 х 8
3.
Материал труб теплосети
Ст. электросварные по ГОСТ 10704-91 (Гр.В СтЗсп5)
Ст. электросварные по ГОСТ 10704-91 (Гр.В СтЗспБ)
4.
Сметная стоимость строительства
В том числе:
- СМР
- оборудование
- прочие
Тыс. тенге
31438,3
31037
-1605,3
31262,6
30871,5
-1591,1
1175,7
1165,5
-114,2
5.
Сметная стоимость строи - тельства в текущем уровне цен на январь 2006 года, в том числе:
- СМР
- оборудование
- прочие
тыс. тенге
47590,8 41528,4 7525,7
45226,7 40334,4 7255,6
1354,1
1184
1173,1
6.
Удельные капитальные вло - жения на 1 м теплосети в двухтрубном исполнении в текущих ценах
тыс. тенге
159,9
157,99
-11,91
1.4. Построение годового графика по суткам
Расход тепла при любой текущей температуре наружного воздуха на отопление определяется по формуле [1]:
Qоtн=Qорtв-tнtв-tо,Вт (1.1)
где tв - температура внутреннего воздуха, С;
tн - текущая температура наружного воздуха, С;
tо - расчетная температура наружного воздуха, С.
Расход тепла на вентиляцию определяется по формуле [1]:
Qvtн=Qvрtв-tнtв-tо,Вт (1.2)
Расход тепла на горячее водоснабжение определяется по формуле [1]:
Qhmdл=Qhmdз55-1555-5⋅β,Вт (1.3)
где - коэффициент изменения расхода воды в летнее время.
Результаты расчетов по формулам (1.1-1.3) сведены в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 - Данные для построения сезонных графиков расхода тепла в зависимости от температуры наружного воздуха
tн
+18
+8
-24
-35
Qо, Гкалчас
0
5,713
25,245
28,315
Qv, Гкалчас
0
0,049
0,245
0,273
Qhmd, Гкалчас
2,35
3,57
3,57
3,55
Q, Гкалчас
2,35
9,137
27,85
31,755
Построенный график приведен на Рис. 1.1.
Для построения графика теплового потребления в зависимости от продолжительности стояния наружных температур составлена таблица 1.3 [3].
Таблица 1.3 - Данные для построения сезонных графиков расхода тепла в зависимости от продолжительности стояния температур
Интервал температур, С
- 50 и ниже
- 50
- 45
- 45
- 40
- 40
- 35
- 35
- 30
- 30
- 25
- 25
- 20
Часы стояния
-
-
-
3
48
276
631
Интервал температур, С
- 20- 15
- 15- 10
- 10- 5
- 50
05
58
Всего часов
Часы стояния
801
667
597
562
584
761
4930
Построенный график представлен на рис. 1.2.
1.5 Построение годового графика по месяцам
Для построения годового графика потребления тела по месяцам необходимы среднемесячные температуры наружного воздуха [2]. Температуры приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Среднемесячные температуры наружного воздуха
Месяц
tн,ср, С
Месяц
tн,ср, С
Месяц
tн,ср, С
Январь
-22,4
Май
11,2
Сентябрь
14
Февраль
-17,3
Июнь
17,5
Октябрь
4,8
Март
-8,6
Июль
21,2
Ноябрь
-8,2
Апрель
3,2
Август
20,1
Декабрь
-18,6
Расчет среднемесячного теплопотребления произведен по формулам (1.1-1.3) и сведен в таблицу 1.4.
Таблица 1.4 - Данные для построения графика теплового потребления по месяцам
Месяц
Qо
Qv
Qо+ Qv
Qhmd
Q
Январь
23,307
0,152
23,459
3,48
26,939
Февраль
20,497
0,135
20,632
3,48
24,112
Март
15,703
0,097
15,801
3,48
19,281
Апрель
9,311
0,063
9,374
3,48
12,854
Май
0
0
0
2,23
2,23
Июнь
0
0
0
2,23
2,23
Июль
0
0
0
2,23
2,23
Август
0
0
0
2,23
2,23
Сентябрь
0
0
0
2,23
2,23
Октябрь
8,430
0,058
8,488
3,48
11,968
Ноябрь
15,483
0,097
15,581
3,48
19,061
Декабрь
21,213
0,159
21,372
3,48
24,852
Рис 1.1 - График теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха
Рис 1.2 - График теплопотребления в зависимости от продолжительности
стояния температур наружного воздуха
Рис. 1.3 - График теплового потребления по месяцам
1.6 Графики регулирования температуры сетевой воды
Центральным называется регулирование отпуска теплоты от теплоисточника в его тепловые сети. Центральным регулированием определяется график изменения температур, а иногда и расходов воды в подающих трубопроводах тепловых сетей [6].
В данном дипломном проекте способом регулирования отпуска теплоты является качественное регулирование путем изменения температуры воды в подающих трубопроводах системы при ее постоянном расходе (температура сетевой воды меняется в зависимости от температуры наружного воздуха tн).
При таком способе регулирования максимальные (расчетные) температуры воды в трубопроводах системы отопления достигаются при расчетной температуре наружного воздуха tно. При понижении tн снижается температура воды в подающем трубопроводе [6].
Качественное регулирование обеспечивает устойчивость гидравлических режимов отдельных нагревательных приборов системы при переменных тепловых нагрузках.
При присоединении к двухтрубным магистральным сетям систем отопления и горячего водоснабжения сохранение в них центрального качественного регулирования в течении всего отопительного периода оказывается невозможным, поскольку температуры воды в подающих трубопроводах таких сетей должны поддерживаться не ниже необходимых для обеспечения заданных температур воды перед водоразборными приборами (не менее 6575 С).
Для соблюдения теплового баланса среднесуточные температуры воды в подающем трубопроводе сети должны приниматься большими, чем по отопительному графику. Величина этого превышения определяется температурой воды в обратном трубопроводе системы отопления и следующим коэффициентом:
μ=QhmdpQop (1.4)
μ=3,4827,173=0,128
При данном значении коэффициента принимается центральное качественное регулирование по нагрузке отопления.
При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей 1,0 и обратной 2,0 магистралях, а также после элеватора 3,0 в течении отопительного периода определяют по следующим выражениям:
1,0 = ti + t [( ti - tн ) (ti - to )]0.8 + ( - 0.5 )( ti - tн ) ( ti - to ) (1.5)
2,0 = ti + t [( ti - tн) (ti - to )]0.8 - 0.5 ( ti - tн )(ti - to ) (1.6)
3.0 = ti + t [( ti - tн ) (ti - to )]0.8 + 0.5 ( ti - tн )(ti - to ) (1.7)
где ti - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая для жилых районов 18 С
tн - температура наружного воздуха, С
t - расчетный температурный напор нагревательного прибора, С , определяемый по формуле
Δt=(τ3+τ2)2-ti ( 1.8)
где 3 и 2 температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети при to; для жилых районов, как правило, 3 = 95 С ; 2 = 70 С. ;Δ - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети Δ =1-2 ; - расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления
=3-2 (1.9)
Задаваясь различными значениям и температур наружного воздуха tн (обычно tн = +8; 0; - 10; tv; to), определяют 1,0 ; 2,0 ; 3,0 и строят отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали 1,0 не может быть ниже 60 С в открытых системах теплоснабжения, и 70 С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым.
Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды - tн', делит отопительный период на два диапазона с различными режимами регулирования:
в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 С до tн' осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение " перегрева " систем отопления и бесполезных потерь теплоты;
в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от tн' до to осуществляется центральное качественное регулирование.
1.7 Определение расчетных расходов теплоносителя
Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:
а) на отопление
, (1.10)
б) на вентиляцию
, (1.11)
в) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:
средний
, (1.12)
максимальный
, (1.13)
г) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
G3hm=3.6Qhmcτ1'-τ2'⋅55-th'55-tc+0.2 , (1.14)
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей
, (1.15)
Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кгч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле
(1.16)
Коэффициент K3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принят в размере 1,2 для закрытой системы теплоснабжения с общей нагрузкой менее 100 МВт.
Результаты расчетов по формулам (1.10-1.16) приведены в приложении В.
1.8 Расчет дроссельных устройств
При присоединении потребителей к тепловой сети по зависимой элеваторной схеме необходимо рассчитать диаметры дроссельных диафрагм, гасящих остаточное давление.
Диаметр отверстий дроссельных диафрагм, d, мм, определяется по формуле [18]:
d=10⋅4G2H (1.17)
где G - расход сетевой воды, тч;
H - напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м
2 Расчет и подбор оборудования для реконструируемого участка
2.1 Расчет толщины тепловой изоляции
Тепловой расчет проводится с целью определения толщины тепловой изоляции при данном виде прокладки и известном коэффициенте теплопроводности материала по нормируемой плотности теплового потока.
Расчет произведен по методике, приведенной [8]:
1) Суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока, для подающего и обратного трубопровода:
Rtot=tw-teqe⋅k1 (2.1)
где qe - нормированная линейная плотность теплового потока, Втм, принимаемая по приложениям 4-8 [8];
tw - средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, которая при расчетных параметрах теплоносителя 95-70 и круглогодовом режиме работы тепловых сетей может быть принята для подающего трубопровода 70С, для обратного - 50С;
te - среднегодовая температура окружающей среды; при подземной прокладке - среднегодовая температура грунта, + 2С;
К1 - коэффициент географического положения (для Дальнего Востока 0,8).
Rtot1=tw-teqe⋅k1=70-237⋅0,8=2,297м2 ⋅оСВт
Rtot2=tw-teqe⋅k1=50-225⋅0,8=2,41м2⋅ оСВт
2) Термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м[2о]СВт, определяемое по формуле:
Rпс=1αеPI(d+0,1) (2.2)
где е - коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт(м[2]С); согласно прил. 9 [8] при прокладке без каналов е= 8 Вт(м[2]С);
d - наружный диаметр трубопровода, м;
Rпс=1αеPI(d+0,1)=18⋅3.14⋅(0,159+0,1 )=0,155м2оСВт
3) термическое сопротивление поверхности определяемое по формуле:
Rпк=1αеPI⋅dВЭ (2.3)
где е - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности; е = 8 Вт ( м2о С );
dВЭ - внутренний эквивалентный диаметр, м, определяемый по формуле:
dВЭ=4FP (2.4)
где F - внутреннее сечение, м[2];
P - периметр сторон по внутренним размерам, м;
dВЭ=4FP=4⋅1,094,8=0,91м
Rпк=1αеPI⋅dВЭ=18⋅3,14⋅0,91=0,045м2о СВт
4) термическое сопротивление стенки определяется по формуле:
Rk=12PIλстlndНЭdВЭ
ст - теплопроводность стенки, для железобетона ст = 2.04 Вт(м[2о]С);
dНЭ - наружный эквивалентный диаметр, определяемый по наружным размерам, м:
dНЭ=4FP=4⋅1,65,6=1,142м
Rk=12PIλстlndНЭdВЭ=12⋅3,14⋅2,04ln1, 1420,91=0,092м2оСВт
5) термическое сопротивление грунта:
Rгр=12PIλгрln2hdНЭ+4h2dНЭ2-1
где h - глубина заложения оси трубопроводов, м;
гр - теплопроводность грунта, принято гр=2 Вт(м оС);
Rгр=12PIλгрln2hdНЭ+4h2dНЭ2-1=12⋅3,1 4⋅2,04ln2⋅11,142+4⋅121,1422-1=0,094 м2оСВт
6) термическое сопротивление слоя изоляции, для подающего и обратного трубопровода:
Rи1=Rtot-Ri=2,297-0,155-0,045-0,094 -0,092=1,911м2оСВт
Rи2=Rtot-Ri=2,41-0,155-0,045-0,094- 0,092=2,024м2оСВт
7) толщина тепловой изоляции:
δиi=de2PIλиRи-12
где и - теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по [8], Вт(мС), маты из стеклянного штапельного волокна ГОСТ 10499-78 - 1=0,062 ВтмС, 2=0,056 ВтмС;
δи1=de2PIλиRи-12=0,159e2⋅3,14⋅0,062 ⋅1,911-12=0,085м
δи2=de2PIλиRи-12=0,159e2⋅3,14⋅0,056 ⋅2,024-12=0,079м
В соответствии с приложением 11 [8], по рассчитанным δи1 и δи2 принимаем:
для подающего трубопровода - 80 мм, для обратного - 80 мм.
2.2 Расчет П-образного компенсатора
Компенсаторы должны иметь достаточную компенсирующую способность lк для восприятия температурного удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами, при этом максимальные напряжения в радиальных компенсаторах не должны превышать допускаемых (110 МПа). Необходимо также определить реакцию компенсатора, используемую при расчетах нагрузок на неподвижные опоры. Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода L, мм, определяют по формуле
L = t L (2.5)
где - средний коэффициент линейного расширения стали, мм(мо С) для типовых расчетов можно принять = 1.2*10 - 2 мм(м[о]С);
t - расчетный перепад температур, определяемый по формуле:
t =1 - to (2.6)
где 1 - расчетная температура теплоносителя, [о]С;
tо - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, [о]С;
L - расстояние между неподвижными опорами, м.
t = 95-(-32)=127 оС
Для расчетного участка теплосети (компенсатор К5):
L=26,9+27=53,7 м
L=1,2*10 - 2 *127 * 53,7=81,8 мм
Из справочных данных [8] подбираем П-образный компенсатор с гнутыми отводами. Вылет компенсатора 2,0 м, компенсирующая способность 160 мм (с учетом предварительной монтажной растяжки компенсаторов на 50% расчетного температурного удлинения). Осевая сила при этом составляет 0,6*8,18=4,9 кН.
Схема компенсатора приведена на Рис.2.1. .
Рис. 2.1. - Схема П-образного компенсатора
2.3. Сильфонные компенсаторы
Для компенсации температурного удлинения прямолинейных участков трубопроводов централизованного тепло- и водоснабжения внутри жилых и производственных зданий, а также трубопроводов насосных, водонагревательных установок, тепловых пунктов и других сооружений внутренних тепловых сетей. Компенсаторы с наружным защитным кожухом используются для систем отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий, трубопроводов и других сооружений, как внутренних, так и наружных тепловых сетей применяя теплоизоляцию.
Компенсаторы сильфонные осевые устанавливаются на трубопроводах в качестве температурных компенсирующих устройств.
Установочное положение компенсатора в трубопроводе по направлению среды. Направление среды указано на бирке, приклеенной к патрубку СК. В случае утраты бирки направление потока среды начинается с патрубка в котором приварен внутренний экран (гильза).
Присоединение к трубопроводу - на сварке.
Компенсатор обеспечивает правильную работу при давлении не более 1,6 МПа и температуре среды не выше 150 [о]С.
Основной деталью сильфонного компенсатора является многослойный сильфон по ГОСТ 21744-83 или ТУ 3695-001-35740880-97 из ленты 08Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72. Сильфон соединяется с патрубками при помощи соединительного узла. У компенсаторов с диаметром условного прохода 15; 20; 25; 32 мм. концевые части сильфона запрессованы между наружным кольцом и приваренного к патрубку дистанционного кольца и соединены по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки. У компенсаторов с диаметром условного прохода 40 мм. и более концевые части сильфона запрессованы между наружным кольцом - и подготовленной поверхностью патрубка. Соединение деталей - по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки. На внутренней поверхности патрубка со стороны направления потока среды приварен по всей окружности методом аргоно-дуговой сварки направляющий экран (гильза), который позволяет сильфону деформироваться только в осевом направлении, исключая поперечные сдвиги. Применение экрана значительно снижает сопротивление потоку, шум, загрязнение и возможные повреждения сильфона изнутри посторонними предметами, находящимися в рабочей среде. Второй конец экрана (гильзы) свободно перемещается с небольшим зазором во втором патрубке.
2.4. Расчет самокомпенсации
При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания короткого плеча угла поворота трассы и определение упругого отпора.
Максимальное напряжение определяют для углов поворотов 90[о] по формуле:
σ=1.5⋅ΔL⋅E⋅d⋅n+1L2 (2.7)
где L - удлинение короткого плеча, м;
L - длина короткого плеча, м;
Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2*10[5] МПа;
d - наружный диаметр трубы, м;
n = L1L - отношение длины длинного плеча к короткому.
При расчетах углов на самокомпенсацию величина максимального напряжения не должна превышать [] = 80 МПа.
L=1,2*10 - 2 *127 * 7=10,8 мм
n=19,57=2,8
σ=1.5⋅10,8⋅10-3⋅2⋅105⋅0,159⋅2,8+172 =39,7МПа
Что ниже 80 Мпа.
Для расчета упругого отпора необходимо определить удлинение длинного плеча:
L=1,2*10 - 2 *127 * 20=30,6 мм
Координаты упругого центра:
ys=0.5R2k+0.5⋅l22+l2RLпр
xs=0.5R2k+0.5⋅l12+l1RLпр
Приведенная длина оси:
Lпр=l1+l2+1.57Rk
Радиус гнутья (для сварного отвода):
Rэ=rср21+ctgα
где rср - радиус поперечного сечения трубы (по середине толщины стенки);
=15 для сварных отводов, составленных из двух секторов, =11 для отводов из трех и четырех секторов.
Параметры
k=h561.52 h=Rэσrср2
где - толщина стенки трубы, м.
Для трубы диаметром 0,159х4.5:
Rэ=rср21+ctgα=0.07521+ctg11=0.231м
h=Rэσrср2=h=0.231⋅0.0450.0752=0.185
k=h561.52=0.185561.52=0.17
Lпр=l1+l2+1.57Rk=Lпр=20+7+1.570,231 0,17=29,4м
ys=0.50,23120,17+0.5⋅72+7⋅0,23129,3 1=1,89м
xs=0.50,23120,17+0.5⋅202+20⋅0,23129 ,31=6,9м
Ixs=0.35R3k+l233+l22R+l2R2-Lпрys2=0 .350.23130.17+733+72⋅0.231+7⋅0.2312 -29.4⋅1,892=20.3
Ixys=0.07R3k-Lпрxsys=0.070.23130.17 -29.4⋅7⋅1.89=-389.5
Px=EI(ΔlxIys+ΔlyIxys)IxsIys-Ixys2=1 .3⋅106(0.035⋅1325+0.010⋅(-389.5))20 .3⋅1325-(-389.5)2=-442Н
Py=EI(ΔlyIxs+ΔlxIxys)IxsIys-Ixys2=1 .3⋅106(0.010⋅20.2+0.035⋅(-389.7))20 .2⋅1325-(-389.7)2=137Н
Подбор г-образного компенсатора
Результаты расчета
Сила упругой деформации по оси Х Px=1291.48 H
Сила упругой деформации по оси У Pу=221.43 H
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления меньшего плеча б(a)= 46.63 МПа
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке жесткого крепления большего плеча б(b)= 12.75 МПа
Изгибающее продольное компенсационное напряжение в точке изгиба
б(c)= 20.73 Мпа
За расчетные приняты результаты работы программы Px=1291.48 H
2.5 Расчет усилий на подвижные опоры
Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv, Н, следует согласно [1] определять по формуле
Fv= Gh L (2.8)
где Gh - вес одного метра трубопровода в рабочем состоянии включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, Нм;
L - пролет между подвижными опорами, м.
Величина Gh по справочным данным для трубы диаметром 159 мм составляет 513 Нм. Величина L по требования [1] не должна превышать 5 м.
Соответственно вертикальная нагрузка на опору составит:
Fv= 513*5=2565 H
2.6 Расчет усилий на неподвижные опоры
При определении нормативной горизонтальной нагрузки на неподвижную опору следует учитывать: неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов, на участках имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота, заглушки; следует также учитывать силы трения в подвижных опорах и о грунт для бесканальных прокладок, а также реакции компенсаторов и самокомпенсации. Горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору следует определять:
на концевую опору - как сумму сил действующих на опору;
на промежуточную опору - как разность сумм сил действующих с каждой стороны опоры.
Неподвижные опоры должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов (охлаждение, нагрев) в том числе при открытых и закрытых задвижках.
Схема прилегающих участков к рассчитываемой неподвижной опоре Н6 изображена на рисунке 2.2. .
Рис. 2.2. - Схема для определения горизонтальных усилий на неподвижную опору
Формулы для определения осевого усилия на неподвижную опору (В) [6]:
при нагреве -P=pPID24+l12qμ+Pk-Px-qμ(l2+l3)
при охлаждении -P=pPID24-l12qμ-Pk+Px+qμ(l2+l3)
где p - давление теплоносителя, Па;
D - диаметр трубопровода, м
Рк - сила упругого отпора П-образного компенсатора, Н;
Рх - сила упругого отпора Г-образного компенсатора, Н;
q - весовая нагрузка на 1 м длины трубопровода, Нм (515 Нм);
- коэффициент трения скользящих опор (=0.3).
Расстояния l1, l2, l3 по схеме соответственно равны 27; 20,2 и 7 м.
при нагреве
P=3⋅105⋅3.14⋅0.15924+272513⋅0.3+4.9 ⋅103-1.3⋅103-513⋅0.3(20,2+7)=7467H
при охлаждении
P=3⋅105⋅3.14⋅0.15924-272513⋅0.3-4.9 ⋅103+1.3⋅103+513⋅0.3(20,2+7)=4455H
За расчетное усилие принято большее значение Р=7467 Н.
Для двух трубопроводов соответственно 14,9 кН.
2.7 Определение диаметров спускников
Определение диаметров спускных устройств производится с целью обеспечения слива воды из трубопровода теплосети за определенный период времени.
Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяют по формуле [1]:
d=dred⋅m⋅n⋅4lired (2.9)
где d red, l, i red - соответственно приведенный диаметр, м; общая длина, м; приведенный уклон секционируемого участка трубопровода определяемые по следующим формулам:
d red = ( d1 l1 + d2 l2 + ... + dn ln ) l (2.10)
i red = ( i1 l1 + i2 l2 + ... + in ln ) l (2.11)
где l1, l2, ... , ln - длины отдельных участков трубопровода, м, с диаметрами d1, d2, ..., dn ,м, при уклонах i1, i2, ..., i3;
m - коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей
m = 0.0144, для задвижек m = 0.011;
n - коэффициент, зависящий от времени спуска воды t
при t = 2 ч (для труб диаметром 150 мм) n = 0.73
d red = 0,159 м (т.к. диаметр не меняется);
Для расчета выбран участок теплосети (см. профиль трассы в графической части) с установкой спускника в камере УТ2.
Уклон прилегающих участков определяется по формуле:
ired=33⋅0.003+40⋅0.02+52⋅0.004+80⋅0 .004+75⋅0.0133+40+52+80+75=0.0079
d=0.159⋅0.011⋅0.73⋅42800.0079=16мм
В соответствии с требованием [1] принимаем диаметр спускника 50 мм.
Диаметр воздушников по требованиям [1] составил 20 мм.
3. Теплоизоляция труб из пенополиуретана.
В настоящее время во всем мире широко используется теплоизоляция труб тепловых сетей пенополиуретаном (ППУ) (Пенополиуретан - жесткая не плавкая термореактивная пластмасса с сильно сетчатой структурой. Только 3% объема занимает твердый материал, который образует каркас из стенок и ребер. Именно он придает материалу механическую прочность. Остальные 97% объема занимают поры. Жесткий пенополиуретан, из которого наше предприятие изготавливает различные изделия, обладает уникальными, не имеющими аналогов теплоизоляционными свойствами). Применение ППУ позволяет обеспечить безаварийное и эффективное теплоснабжение в условиях бесканальной прокладки трубопроводов.
Наличие заданного срока эксплуатации тепловых сетей (не менее 30 лет) позволяет обоснованно выбирать материалы, типы конструкций, защиту материалов и конструкций и т.п., а это значит, что долговечность приобретает количественное расчетное значение. Поэтому на первое место в необходимой совокупности свойств ППУ выходит долговечность, которая должна, как правило, превышать 30-летний срок, а затем уже эти материалы должны иметь необходимые прочностные, теплоизоляционные и деформативные свойства.
Для определения сохраняемости свойств изоляции труб тепловых сетей часто используются методы испытания моделей (фрагментов) теплопроводов.
Преимущества пенополиуретана: устойчивость к действию атмосферных факторов; нетоксичность; нейтральный запах; прочность; не электризуется; не гниет; устойчивость к пластификаторам, постоянно встречающимся растворителям, кислотам и щелочам; экологически безопасен; не оказывает вредного влияния на физиологию человека.
Все изделия выполнены в соответствии с ТУ 5768-002-55182353-2002. Они сопровождаются сертификатом соответствия, паспортом качества, гигиеническим заключением, отчетом на пожарную опасность и отвечают следующим физико-механическим показателям:
Характеристика
Описание
Внешний вид и структура образца ППУ на вертикальном срезе при температуре от +20 до -25 градусов по Цельсию
Мелкая закрытоячеистая. однородная, без трещин и полостей, внутри образка допускается наличие отдельных укрупненных ячеек
Плотность плоских и фасонных изделий, кЛм*
50-70
Коэффициент теплопроводности при температуре (25. +-5 градусов по цельсию ВМк), не более
0,033
Расчетный коэффициент теплопроводности для условии эксплуатации А и Б, Вт(ºС), не более:
0,051
Водопоглощение при насыщении водой за 24 часа по объему, %. не более
0,32
Предел прочности на сжатие при 10%-й линейной деформации. МПа (кгсм[2]), не менее
0,10(1,0)
Линейная температурная усадка при температуре 130 +-3 градуса по Цельсию, % не более
1,54
Паропроницаемости, мгмчПа, не более
0,05
Коэффициент дымообразования
Д3
Группа горючести
Горючий
Группа воспламеняемости
В3
Выполнение работ по теплоизоляции с помощью технологии напыления ППУ.
Производство работ по напылению ППУ производится с помощью специализированных напылительных установок - пеногенераторов высокого или низкого давления отечественного или зарубежного производства.
Внешне процесс напыления выглядит, как процесс окраски с помощью пульверизатора и позволяет наносить ППУ - теплоизоляцию на изделия любых габаритов и конфигурации. Послойное напыление ППУ допускает изготовление монолитного слоя теплоизоляции любой необходимой толщины. Адгезионная прочность сцепления напылённого ППУ с поверхностью трубы - не менее 2 кг. Монолитность напылённого покрытия обеспечивает отсутствие мостиков холода, антикоррозийную защиту и невозможность расхищения теплоизоляции.
Также немаловажно отметить снижение транспортных затрат, т.к. расходные материалы поставляются на объект в жидком виде и при напылении расширяются в объёме приблизительно в 20 раз, т.е. из 2 стандартных 200 - литровых бочек хим. компонентов получается около 10 м[3] ППУ.
Требования к напыляемым поверхностям заключаются в следующем:
поверхность должна быть сухой, чистой, не замасленной, без следов активной коррозии и обязательно тёплой (температура не ниже +10 - +15 град. По Цельсию).
Поэтому при работе на криогенных трубопроводах их предварительно отключают и дают прогреться и просохнуть.
Работа в зимний период на действующих трубопроводах горячего водоснабжения принципиально не отличается от работ, проводимых в тёплое время года, с той лишь разницей, что расходные компоненты нуждаются в прогреве до рабочей температуры. В случае прогретой напыляемой поверхности температура окружающего воздуха принципиального значения не имеет. Работы по холодным поверхностям ведут к ухудшению адгезии ППУ с трубой и радикальным перерасходам компонентов.
Основные недостатки метода напыления:
1) перерасходы компонентов при работе на трубах малого сечения и сильных ветрах;
2) практическая невозможность работ по холодным поверхностям;
Монтаж теплоизоляции марки ТИС* для труб производится путем склеивания их компонентами ППУ или иными клеевыми компонентами. Скорлупы могут быть монтируемы на теле трубы с помощью обычной вязальной проволоки (стяжек, скоб). Стыки и отводы могут быть изолированы с помощью напыления системами ППУ. После монтажа скорлупы можно покрывать грунтовкой марки ХС 04 (ХС 011), битумной мастикой или кузбасслаком для защиты ППУ от воздействия солнечной радиации (для предотвращения разрушения ППУ). Скорлупы имеют закрытоячеистую поверхность - обладают тонкой коркой, препятствующей проникновению влаги.
Рис 3.1Скорлупы для труб из пенополиуретана.
Теплоизоляция для труб марки "ТИС"* из пенополиуретана подбирается согласно диаметра трубы. Внутренний диаметр теплоизоляции должен соответствовать наружному диаметру трубы. Труба перед теплоизоляцией подготавливается соответствующим образом под условия эксплуатации.
Рис. 3.2 Теплоизоляция для труб из пенополиуретана
На тело трубы в нижней ее части монтируется половина метра погонного.
Сжав обе части, добиться смыкания обеих половин так, чтобы замки в четверть расположенные по краю изделия вошли друг в друга.
Паралельно уже смонтированной половине метра погонного теплоизоляции для труб устанавливается вторая часть метра погонного теплоизоляции для труб марки ТИС(R).
В торец полностью смонтированному метру погонному теплоизоляции таким же образом монтируется остальная теплоизоляция.
Рис. 3.3. Полностью смонтированный метр погонный теплоизоляции
Теплоизоляция стальных труб и фасонных изделий и деталей должна иметь не менее двух линейных проводников-индикаторов системы оперативного дистанционного контроля (ОДК) состояния влажности пенополиуретана в процессе эксплуатации теплопровода.
4. Схема теплоснабжения и присоединения реконструируемой тепловой сети
Способ прокладки тепловой сети при реконструкции выбирают в соответствии с указаниями СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети.
В городах и населенных пунктах для тепловых сетей применяют в основном подземную прокладку, которая не портит архитектурного облика, не мешает движению транспорта и позволяет снизить теплопотери за счет использования теплозащитных свойств грунта. Чем меньше глубина заложения тепловой сети, тем меньше объем земляных работ.
Подземные прокладки теплопроводов связаны с необходимостью вскрытия улиц, проездов и дворов.
Конструктивно подземные тепловые сети делятся на два принципиально различных вида: канальные и бесканальные. Конструкция канала полностью разгружает теплопроводы от механического воздействия массы грунта и временных транспортных нагрузок и ограждает трубопроводы и тепловую изоляцию от коррозионного влияния почвы. Прокладка в каналах обеспечивает свободное перемещение трубопроводов при температурных деформациях как в продольном (осевом), так и в поперечном направлении, что позволяет использовать их самокомпенсирующую способность на угловых участках трассы тепловой сети.
Непроходные каналы получили наибольшее распространение в практике строительства тепловых сетей. Этот тип прокладки применяют в любых грунтовых условиях, в том числе с устройством в зоне грунтовых вод попутного дренажа.
Все конструкции теплопроводов в непроходных каналах можно разбить на две группы: с воздушным зазором между поверхностью тепловой изоляции и стенками канала и без воздушного зазора. На участках, где наблюдается боковое перемещение трубопровода при тепловой деформации, следует применять прокладки в каналах с воздушными зазорами.
Наряду с прокладкой в непроходных каналах все большее развитие получают бесканальные прокладки теплопроводов. Отказ от применения каналов при прокладке тепловых сетей весьма перспективен и является одним из путей удешевления их стоимости. Однако в бесканальных прокладках теплоизолированный трубопровод из ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
