ZuluThermo — гидравлические расчеты тепловых сетей

РАСЧЕТ ДИАМЕРОВ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

ZuluThermo Online Help «Расчет диаметра»

Цель расчета диаметра

Определить диаметры труб тепловых сетей.

Расчеты могут выполняться для всей сети, начиная с одного источника, или для части сети, начиная с заданной точки подключения.
Эти расчеты используются, когда:

• разработка проектов новых тепловых сетей
• реконструкция тепловых сетей
• выдача разрешений на присоединение новых потребителей к тепловой сети

Критерии выбора диаметров

Выбранные диаметры должны гарантировать, что проектные скорости потока доходят до каждого потребителя.
К критериям определения диаметров относятся:

• Оптимальная или максимально допустимая скорость в трубе
• Максимальные удельные линейные потери в трубе
• Оба критерия одновременно, скорость и удельные потери в линии
• Пользователи могут дополнительно установить максимальный напор в точке подключения.
• Пользователи могут дополнительно указывать диаметры определенных трубопроводов как фиксированные.
• Соблюдение принципа телескопирования
• Диаметры выбираются из справочника, созданного пользователем

Исходные данные для расчетов

Расходы в точках поставки потребителей либо указываются явно по каждому виду нагрузки, либо определяются исходя из расчетных тепловых нагрузок.
Для выполнения расчетов для потребителей с прямым подводом горячей воды можно выбирать диаметры подающего и обратного трубопровода несимметрично при определении потребителей по нагрузкам и проценту циркуляции.
Расчет диаметров возможен исходя из неравномерности потребности в горячем водоснабжении, которая зависит от количества проживающих.
Расходы для обобщенных потребителей задаются явно.

Результаты расчета диаметра

• Диаметры труб
• Располагаемый напор в точке подключения
• Расходы, потери напора и скорости течения воды в сетевых трубах
• Давление в каждом узле

ПОДРОБНЕЕ О РАСЧЕТАХ ДИАМЕТРА

• Введение в панель инструментов расчета
• Расчет диаметра запуска
• Настройки расчета диаметра
• Пример расчета диаметра

Ярлык для определения оптимального диаметра паровой трубы

Перейти к основному содержанию

Вы здесь

• Главная
• Публикации
• КЭП
• август 2018 г.
• Ярлык для определения оптимального диаметра паровой трубы

Теплопередача

Август

Србислав Генич, Бранислав Ячимович

Существующие модели расчета диаметра трубопровода сложны и дают противоречивые и, следовательно, ненадежные результаты. Эта модель упрощает расчеты для оптимизации диаметра трубопровода и снижения общей стоимости завода.

Парораспределительные трубопроводы являются необходимым связующим звеном между паровым котлом/генератором и потребителем пара. Эффективная система распределения пара необходима для подачи пара надлежащего качества и давления к соответствующему оборудованию. Монтаж и обслуживание паровой системы – важные вопросы, которые необходимо учитывать на этапе проектирования. Как у слишком больших, так и у маленьких трубопроводов могут возникнуть эксплуатационные проблемы. Трубы, клапаны, фитинги и т. д. в трубопроводах большого размера будут стоить дороже, чем необходимо, с более высокими капитальными затратами и затратами на установку, а также с дополнительными вспомогательными работами и изоляцией. Кроме того, в системе с трубами увеличенного диаметра более высокие потери тепла приведут к образованию большего объема конденсата, что требует большего количества уловителей пара, чтобы избежать подачи влажного пара.

Больший перепад давления в трубопроводе меньшего диаметра может ограничивать доступность пара более низкого давления только к точке использования, увеличивая риск эрозии, гидравлического удара и шума из-за естественного увеличения скорости пара.

Математически строгие методы выбора диаметров труб требуют много времени, поскольку они включают итерационные процедуры для определения минимальных общих капитальных и эксплуатационных затрат. Простые уравнения могут обеспечить достаточно точную оценку оптимального диаметра трубы на начальных этапах проектирования, что может служить хорошей отправной точкой для более строгой процедуры.

Первая модель оптимизации трубопровода, основанная на экономических принципах, первоначально применялась к турбулентным потокам жидкостей в гидравлически гладких трубах, а затем была расширена для учета ламинарного потока; недавно была разработана новая модель для гидравлически шероховатых труб.

Все эти модели разрабатывались для жидкостей, получающих энергию от насосов, компрессоров, воздуходувок или вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями, поэтому ни одна из них не может быть использована для паропроводов (1–3) .

В этой статье представлена ​​простая оптимизационная модель для оценки диаметра паропроводов и обсуждается роль таких параметров, как расположение установки и тип топлива. Два примера расчетов сравнивают рекомендуемые скорости пара в литературе и решения, полученные из предложенной модели.

Модель, основанная на экономических критериях

Экономические критерии имеют решающее значение для проектирования установок в различных областях техники. Оптимизация размера заводского оборудования обеспечивает самую низкую стоимость жизненного цикла любого проекта. Стоимость трубопровода может составлять до 35% капитальных затрат завода. Следовательно, полезно оптимизировать системы трубопроводов для снижения капитальных затрат и затрат на перекачку.

При определении стоимости труб необходимо учитывать как капитальные, так и эксплуатационные затраты. Хотя капитальные затраты являются основным соображением для большинства проектов, инженеры должны знать, что наиболее экономичным диаметром трубы будет диаметр трубы с наименьшими общими затратами на протяжении всего срока службы проекта, который включает ежегодные затраты на техническое обслуживание. Хотя есть паровые трубопроводы, которым более века и которые все еще работают, прогнозируется, что срок службы большинства из них составит около 20 лет.

Капитальные затраты на трубопровод

Для трубы с внутренним диаметром D (м) и длиной L (м) закупочная стоимость, C _P , может быть выражена как (1) :

где м и n – параметры, исходя из типа материала трубы и толщины стенки трубы (сортамент трубы) соответственно; рыночные цены определяют значения m и n для каждой страны. Стоимость трубы теоретически пропорциональна диаметру трубы на квадратную площадь. Это не относится к реальным ценам на трубы.

Годовые затраты на техническое обслуживание трубопровода, b, , обычно выражаются как доля капитальных затрат, поэтому при норме амортизации a, годовые капитальные затраты, C _c , трубопровода могут рассчитывается по формуле:

, где F — коэффициент, включающий стоимость клапанов, фитингов и конструкции.

Эксплуатационные расходы трубопровода

Эксплуатационные расходы трубопровода зависят от потребления энергии, необходимой для обеспечения потока жидкости по трубопроводу.

Энергетический баланс любой проточной системы включает удельные энергии, рассчитанные на входе и выходе системы. Общий вид уравнения баланса энергии:

Энергия _в + Генерация = Энергия _вых + Потребление + Накопление

Для стационарных процессов накопление энергии равно нулю, а для изолированных трубопроводов потери тепла через стенки трубы пренебрежимо малы, поэтому уравнение баланса энергии для трубопровода упрощается до:

, где h (Дж/кг) удельная энтальпия, g (м/сек ² ) ускорение свободного падения, z (м) высота над произвольной точкой отсчета, u (м/сек) скорость , Δ p (Па) – перепад давления, ρ (кг/м ³ ) – плотность жидкости, а в и из – индексы, обозначающие условия на входе и выходе трубопровода. Член Δ p /ρ обозначает потерю энергии из-за жидкостного трения.

В паропроводах пар обычно бывает перегретым или насыщенным. Если пренебречь изменением расширения жидкости из-за перепада давления, горизонтальный транспорт по трубопроводу из уравнения. 3 становится:

Мощность котла, Q (Вт), равна:

где G (кг/с) – массовый расход пара, Вт (кг/ч) – расход топлива, K (Дж /кг) — низшая теплота сгорания топлива, а E — КПД котла.

Падение давления рассчитывается как сумма падения давления на трение, Δ p _fr (Па), и незначительных потерь давления, Δ p _мл (Па):

Уравнение Вейсбаха для падения давления на трение это:

, где ξ — коэффициент трения Дарси.

Незначительные потери давления могут быть оценены либо как потери напора, либо с использованием эквивалентных длин. В дальнейшем анализе незначительные потери давления будут просто учитываться по формуле:

, где J — отношение незначительных потерь давления к падению давления на трение.