 |
Указания по выбору систем и схем парового отопления
|
|
|
|
Вакуум-паровые системы отопления в СССР не применяются из-за сложности устройства и эксплуатации. Однотрубные вертикальные системы также не получили распространения вследствие возникновения в них гидравлических ударов и значительного шума.
Выбор систем отопления низкого или высокого давления определяется источником пароснабжения, требованиями по ограничению максимальной температуры на поверхности отопительных приборов и прочностными характеристиками теплоиспользующих аппаратов.
Паро- и конденсатопроводы систем парового отопления с радиаторами, конвекторами и другими отопительными приборами, а также систем для производственных нужд должны быть самостоятельными, не связанными с трубопроводами агрегатов воздушного отопления, вентиляционных камер и горячего водоснабжения.
Рекомендуется отдавать предпочтение вертикальным двухтрубным системам с верхней разводкой паропровода.
При невозможности прокладки паропровода на чердаке или под потолком верхнего этажа здания допускается средняя или нижняя разводка паропровода. При этом стояки, по которым образующийся конденсат направляется против движения пара, должны иметь высоту не более 6 м.
Горизонтальные однотрубные проточные системы следует применять в одно- и двухэтажных зданиях объемом до 5000 м3, не требующих регулировки температуры помещений.
Системы парового отопления низкого давления устраивают, как правило, тупиковыми. В системах отопления при избыточном давлении пара более 0, 03 МПа (0, 3 кгс/см2) рекомендуется предусматривать попутное движение пара и конденсата в магистралях.
В системах парового отопления возврат конденсата осуществляется по замкнутой или разомкнутой схеме. Непосредственный возврат конденсата в котел по замкнутой схеме в системах низкого давления возможен в тех случаях, когда высота столба конденсата Н между уровнем стояния конденсата в конденсатопроводе и серединой паросборника с запасом 0, 25 м уравновешивает давление пара в котле.
|
|
|
Избыточное давление пара в котле 0, 01 МПа (0, 1 кгс/см2) уравновешивается (без запаса) столбом конденсата высотой 1 м.
В системах отопления высокого давления применяют, как правило, разомкнутые схемы возврата конденсата, используя пролетный пар и пар вторичного вскипания, образующийся в расширительных бачках и конденсатных баках (рис. 18. 4).
Замкнутые схемы в системах высокого давления могут применяться, когда сумма величин остаточного и гидростатического давления обеспечивает следующие минимальные скорости движения конденсата в трубах различного диаметра:
| 40 и более | ||||
| 0, 3 | 0, 65 | 0, 8 | 1, 5 |
Системы парового отопления низкого давления устраивают по открытой схеме.
Возврат конденсата в системах отопления высокого давления во избежание повышенной коррозии труб следует производить по закрытой схеме. Открытые схемы допускается применять лишь в особых случаях. При закрытых схемах конденсатные баки не должны иметь атмосферных труб. В баках предусматривается избыточное давление около 0, 005-0, 015 МПа (0, 05-0, 15 кгс/см2), которое ограничивается предохранительным приспособлением.
Принципы трассировки сети трубопроводов по зданию те же, что и при водяном отоплении. Магистральные паропроводы в зданиях выше двух этажей во избежание больших теплопотерь рекомендуется прокладывать под потолком одного из этажей (средняя разводка).
Прокладку трубопроводов, как правило, применяют открытую. Скрытая прокладка допускается при технико-экономическом обосновании.
Обводные паро- и конденсатопроводы вокруг дверей, ворот и проемов устраивают по схемам, приведенным на рис. 18. 5.
|
|
|
Воздух из паровых систем отводят через воздушные трубки (Dу = 15 мм) с кранами, установленными в конечных точках самотечных конденсатопроводов и перед конденсато-отводчиками.
Осушку паровых магистралей осуществляют в местах подъемов, при нижней разводке - в конце паропровода, применяя для этого конденсатоотводчики или гидравлические затворы (в системах отопления низкого давления).
Уклоны магистральных паропроводов по направлению движения пара принимают не менее 0, 002, против движения - не менее 0, 006; для конденсатопроводов - не менее 0, 002. Уклон ответвлений к отопительным приборам должен составлять 10 мм на всю длину подводки.
Способы компенсации тепловых удлинений описаны в п. 10. 6. 6, противопожарные требования приведены в п. 10. 6. 4.
В системах парового отопления предусматривают следующую запорно-регулирующую арматуру.
У местных отопительных приборов (теплообменников) устанавливают:
а) в системах отопления высокого давления - вентиль на паровой подводке и конденсатоотводчик на конденсатной подводке или вентиль при применении группового конденсатоотводчика;
б) в системах отопления низкого давления -вентиль на паровой подводке и тройник с пробкой на конденсатной подводке.
У калориферов устанавливают:
а) на паровых подводках к каждому ряду калориферов - воздушный кран и вентиль (кроме первого ряда по ходу холодного воздуха в вентиляционных системах), а также один общий вентиль для выключения установки в целом;
б) на общем конденсатопроводе - воздушный и спускной краны, а также конденсатоотводчик с комплектом вентилей.
На вводах трубопроводов в здание и отдельных ветвях системы отопления устанавливают паровые вентили для полного или частичного ее выключения.
В горизонтальных однотрубных проточных системах отопления устанавливают вентили в начале и конце этажных веток. В системах отопления зданий выше четырех-пяти этажей предусматривают запорные вентили и краны со штуцерами для спуска конденсата из стояков системы.
На стояках, расположенных на лестничных клетках, запорные вентили рекомендуется устанавливать независимо от количества этажей.
|
|
|
Максимальные значения температуры пара, допускаемые в системах отопления в зависимости от назначения и характера отапливаемых помещений, приведены в п. 7. 2, предельные скорости пара в системах отопления в табл. 18. 1.
ТАБЛИЦА 18. 1
ПРЕДЕЛЬНЫЕ СКОРОСТИ ПАРА В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
| Диаметры проводов трубопроводов | Предельные скорости пара, м/с, при давлении на вводе, МПа (кгс/см ) | |||
| до 0, 07 МПа (0, 7 кгс/см: ) при движении пара и конденсата | более 0, 07 МПа (0, 7 кгс/см2) при попутном движении пара и конденсата | |||
| попутном встречном | ||||
| 14 10 | ||||
| 18 12 | ||||
| 22 14 | ||||
| 23 15 | ||||
| 25 17 | ||||
| 30 20 | ||||
| Более | 30 20 | |||
Примечание. Предельные скорости движения пара в системах с давлением на вводе более 0, 07 МПа (0, 7 кгс/см ) при встречном движении пара и конденсата следует принимать с коэффициентом 0, 7 от значений, приведенных в таблице для попутного движения.
Скорость движения пара в подъемных стояках, где он перемещается против потока конденсата, не должна превышать 0, 1-0, 14 м/с.
Потери давления, Па (кгс/см2), в паропроводах определяют по формуле
Rср = kΣ (Rℓ + Z).
где R - удельные потери давления на трение (на 1 м длины участка паропровода), Па; ℓ -длина участка расчетной ветви паропровода, м; Z-потери давления на местные сопротивления, Па; (k = 1 - при определении потерь давления в единицах системы СИ и k = 0, 1 - в единицах системы МКГСС.
В системах отопления высокого давления потери давления на местные сопротивления могут быть заменены потерей давления на трение в трубе эквивалентной длины ℓ экв, м (см. табл. 11, 7 прил. II). Тогда
Rр = k Σ [R (ℓ + ℓ экв)] = kΣ (Rℓ прив). (11. 3)
За длину расчетной ветви считают длину паропровода от ввода или котла до наиболее удаленного отопительного прибора (теплообменника).
Значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в табл. П. 10-И. 21.
|
|
|
Потери давления на местные сопротивления ориентировочно принимают в зависимости от общих потерь давления в расчетной ветви паропровода: 35%-в системах отопления низкого давления, 20%-в системах отопления высокого давления. Удельные потери давления на трение рекомендуется принимать: для труб начальных участков - выше Rср, для труб конечных стояков-ниже Кср.
Невязка расчетных потерь давления в системах парового отопления не должна превышать 15% для паропроводов и 10% для конденсатопроводов. Для преодоления сопротивлений, не учтенных расчетом, необходимо оставлять запас давления до 10% расчетного.
18. 3 Оборудование системы парового отопления
В системе парового отопления применяют, кроме обычного, для системы центрального отопления, специальное оборудование: водоотделитель, редукционный клапан, конденсатоотводчики, конденсатные бак и насос, бак-сепаратор, предохранительный клапан.
Водоотделитель предназначен для осушки пара — отделения попутного конденсата, накопившегося в наружном паропроводе, от пара, поступающего в систему отопления.
Водоотделитель — сосуд круглой формы — подбирают в зависимости от диаметра присоединяемого паропровода, принимая его диаметр в 3—4 раза, а высоту — в 4—8 раз больше диаметра паропровода. Конденсат, настилаясь на стенку водоотделителя и встречая на своем пути препятствия — «шоры», стекает вниз к отверстию в дне. Диаметр конденсатного отверстия (и патрубка) делают в 4—5 раз меньше диаметра паропровода (но не менее 20мм).
Осушенный пар поступает в редукционный клапан. Редукционный клапан выполняют пружинным или грузовым. Его устанавливают на горизонтальном участке паропровода. Схема основной части более сложного пружинного редукционного клапана изображена на рис. 18. 5. Золотник, расположенный на пути движения пара, жестко связан штоком с поршнем. Давление napa р1 передается по трубке вокруг штока в пространство над поршнем. Первоначальное регулирование положения поршня и золотника, а также сжатия пружины, расположенной вокруг трубки, проводится вращением маховика под поршнем. При этом приближают золотник к седлу, устанавливая степень открытия золотникового отверстия, необходимую для понижения давления протекающего пара от р1 до р2.
Площади золотника и поршня одинаковы, и изменение давления пара p1 (перед клапаном) не влияет на степень открытия золотникового отверстия. Увеличение давления после клапана (сверх заданного р2) вызывает опускание золотника с поршнем и дополнительное сжатие пружины 3, вследствие чего восстанавливается необходимое давление р2. При понижении давления после клапана пружина разжимается, поршень с золотником поднимаются, что вновь приводит к восстановлению давления р2.
|
|
|
Редукционный клапан может выполнять функции запорной арматуры. В верхней части клапана имеется второй маховик, с помощью которого можно, сжимая пружину, опустить золотник до седла, прекратив протекание пара.
Редукционные клапаны различают по условному проходу присоединительных патрубков (Dy=25—150 мм) и площади внутреннего отверстия (изменяется от 2 до 52, 2 см2).
Выбор редукционного клапана делают по необходимой площади внутреннего отверстия а, см2, определяя ее по формуле
a=Gп/0, 6gi (18. 4)
где Сп — расход пара через клапан, кг/ч; gi — расход пара через 1 см3 отверстия клапана, кг/ (ч •см2); определяется в зависимости от разности давления пара перед (p1) и после (р2) клапана.
При значительной разности давления пара pi, когда давление должно быть снижено более чем в 5 раз, подбирают два клапана, устанавливая их последовательно.
Конденсатоотводчики. Простейшими устройствами для отведения конденсата и задержания пара являютсягидравлические затворы — U-образные петли из труб (см. рис. 22. 3). В таких затворах гидростатическое давление столба конденсата предотвращает прорыв пара в конденсатопроводы. Высота гидравлического затвора h3, м:
h3=100∆ P+0, 2 (18. 5)
где ∆ P — разность давления до и после затвора, МПа.
Диаметр труб гидравлического затвора принимают достаточным для протекания максимального количества конденсата со скоростью 0, 2—0, 3 м/с.
В системах повышенного и высокого давления вместо затворов, высота которых была бы слишком большой, применяют специальные приборы — конденсатоотводчики. Конденсатоотводчики бывают поплавковые и термические. Приборы термического действия легче и надежнее поплавковых.
Рис. 18. 6 Схемы термостатического и термодинамического (б) конденсатоотводчиков
1 — корпус; 2 — сильфон, 3 — крышка, 4 — седло, 5 — золотник, 6 — ду
Конденсатоотводчики с опрокинутым (открытым снизу) поплавком (так их называют в отличие от ранее применявшихся приборов с поплавком, открытым сверху) Dy от 15 до 50мм устанавливают на магистралях при давлении менее 0, 1 МПа. Действует конденсатоотводчик следующим образом: поплавок всплывает, если снизу в него поступает не только конденсат, но и пар. При этом шаровой клапан, соединенный с поплавком рычагом, закрывает выходное отверстие. Во время накопления конденсата пар частично конденсируется, частично выходит через небольшое отверстие (диаметром 2мм) в крышке поплавка. Поплавок, заполненный конденсатом, опускается, и выходное отверстие открывается. После выпуска порции конденсата весь цикл повторяется сначала. В крышке конденсатоотводчика имеется пробка для его заливки при первоначальном пуске системы.
После отопительных приборов (и других потребителей пара, например, калориферов) для задержания несконденсировавшегося пара (так называемого пролетного пара) применяют конденсатоотводчики термостатического типа (их также называют сильфонными). Термостатический конденсатоотводчик (рис. 18. 6 состоит из корпуса, крышки, припаянного к ней гофрированного сильфона (термостата) с золотником на конце. Сильфон частично заполнен жидкостью, кипящей при 90—95 °С.
 |
Рис. 18. 7. Схема установки поплавкового конденсатоотводчика на магистрали
1 — конденсатоотводчик; 2 — воздушный кран, 3 — обратный клапан,
4— обводная линия
При поступлении вместе с конденсатом пара жидкость в сильфоне вскипает. Сильфон в результате повышения внутреннего давления удлиняется, и золотник закрывает выходное отверстие в седле. После заполнения корпуса конденсатом и понижения его температуры на 8—20 °С пары жидкости в сильфоне конденсируются, сильфон укорачивается, и выходное отверстие открывается.
Термостатические конденсатоотводчики имеют присоединительный диаметр условного прохода 15 и 20мм; могут работать при начальном давлении до 0, 6 МПа и противодавлении до 50%.
Термодинамические (их еще называют лабиринтовыми) конденсатоотводчики устанавливают, как и поплавковые, на магистралях при давлении выше 0, 1 МПа. Термодинамический конденсатоотводчик (рис. 22. 6 проще других по конструкции: в корпус помещено седло с входным (по вертикальной оси прибора) и выходным (сбоку) отверстиями, под крышкой на поверхности седла свободно лежит диск.
При поступлении конденсата снизу диск приподнимается над седлом, и конденсат протекает по кольцевому пазу в седле к выходному отверстию. Если вместе с конденсатом проходит пар, то он заполняет камеру между крышкой и диском. Так как площадь диска значительно больше площади входного отверстия, то возникающая сила, действующая на диск сверху, преодолевая силу, действующую снизу, прижимает диск к седлу, закрывая проход пара. При снижении давления над диском вследствие конденсации пара диск вновь получает возможность приподняться.
Термодинамические конденсатоотводчики имеют присоединительный диаметр условного прохода от 15 до 50мм. Представление о размерах прибора дают длина 200мм и высота 103мм (от оси отверстий) самого крупного конденсатоотводчика Dy 50. Приборы устанавливают крышкой вверх.
При установке конденсатоотводчика на магистрали предусматривают обводную линию для использования при пуске системы, когда образуется максимальное количество конденсата, или при ремонте конденсатоотводчика. На рис. 22. 8 показана схема установки поппавкового конденсатоотводчика. Конденсатоотводчик должен быть установлен строго вертикально. Обратный клапан применяют в том случае, если предусматривают подачу конденсата после конденсатоотводчика наверх — с противодавлением (см. рис. 18. 12).
Для выбора конденсатоотводчика по заводским показателям определяют коэффициент пропускной способности Kv, т/ч, по формуле
(18. 6)
где Gп — максимальный расход конденсата, т/ч; Рк — плотность, кг/м3, конденсата при температуре перед конденсатоотводчиком; p=р1—р2 — разность давления до и после конденсатоотводчика, МПа; давление р1=0, 95Рпр при установке его непосредственно за отопительным прибором, давление p2< 0, 7p1 (при свободном сливе конденсата p2=0).
Коэффициент пропускной способности выражает максимальный расход холодной воды (р=1000 кг/м3) при потере давления в конденсатоотводчике 0, 1 МПа.
Конденсатный бак для сбора конденсата из системы делают прямоугольным, из листовой стали, с люком сверху. Бак снабжают водомерным стеклом, переливной и спускной трубами. При периодической перекачке конденсата из бака управление насосом автоматизируется: включение и выключение насоса происходит с помощью поплавковых реле соответственно верхнего и нижнего уровня, установленных на баке.
Полезный объем конденсатного бака Vк. б, м3 определяют по формуле
(18. 7)
где z — продолжительность накопления конденсата, ч; Qc — тепловая мощность системы отопления, кДж/ч; r — удельная теплота парообразования (конденсации), кДж/кг.
Конденсатом должно заполняться не более 80% объема бака.
Дросселирующие шайбы применяют для погашения излишнего давления в параллельных частях системы. Шайба представляет собой металлический диск толщиной 2— 5мм с отверстием в центре. Диаметр отверстия определяют по расчету в зависимости от количества теплоносителя и величины погашаемого давления (но не менее 4мм во избежание засорения). Шайбы устанавливают в муфте корпуса парового вентиля перед прибором или во фланцевом соединении труб.
Предохранительный клапан, как и предохранительное устройство в системе низкого давления, предотвращает повышение давления в системе сверх расчетного. Предохранительные клапаны бывают пружинными и рычажными (с одним или двумя рычагами). У распространенных рычажных клапанов тарелка прижимается к седлу под действием силы, передаваемой через рычаг от груза. Чем больше длина рычага и масса груза, тем больше давление пара, при котором клапан остается закрытым. При увеличении давления избыток пара через приоткрывающийся клапан удаляется в атмосферу, и заданное давление пара восстанавливается.
Конденсатный насос для перекачки конденсата из бака на тепловую станцию выбирают для подачи в 1 ч не менее, чем удвоенное количество накапливающегося конденсата [см. формулу (18. 7)]. Развиваемого насосом давления должно быть достаточно для подъема конденсата и преодоления конечного давления в точке, куда подается конденсат, с учетом потерь давления в трубах ∆ Рпот по пути от конденсатного бака.
Если конденсат подается из бака в котел, то давление насоса ∆ Рн, Па, определяют по формуле
∆ Рн=106Рп+γ к(h+1)+∆ Рпот (18. 8)
где γ к — удельный вес, Н/м3, конденсата; Рп — давление пара в котле, МПа; h — вертикальное расстояние между уровнями конденсата — верхним в котле и нижним в баке, м (с запасом 1м).
18. 4 Системы вакуум-парового и субатмосферного отопления
Паровое отопление даже низкого давления обладает известным гигиеническим недостатком — высокой и практически неизменяемой температурой поверхности отопительных приборов в течение всего отопительного сезона. При этом понижается уровень теплового комфорта в помещениях по сравнению с водяным отоплением.
Можно несколько понизить температуру поверхности отопительных приборов, если создать в них смесь пара и воздуха. Температура внешней поверхности приборов понизится вследствие уменьшения коэффициента теплообмена на их внутренней поверхности. В этом случае пар нужно подавать в радиатор снизу, так как воздух имеет плотность выше, чем пар при тех же давлении и температуре. Пар подается в радиатор через вкладной патрон — перфорированный патрубок. Струйки пара, выходящие из мелких отверстий в патроне, равномерно перемешиваются с воздухом. Конденсат может выводиться из радиатора как со стороны ввода пара (через кольцевое отверстие вокруг патрона), так и с противоположной стороны.
Однако, устанавливая таким образом температуру поверхности отопительных приборов ниже 100 °С, не устраняют все же еще один серьезный недостаток парового отопления — невозможность проведения качественного регулирования в системе в течение отопительного сезона.
Проведение качественного регулирования с получением температуры пара в приборах ниже 100 °С возможно, если понижать давление ниже атмосферного. Для этого используют вакуумный насос, создающий различной глубины разрежение в конденсатопроводах и приборах. Если, например, абсолютное давление пара понизить до 0, 07 МПа, то температура пара составит 90 °С; если же еще уменьшить абсолютное давление, например, до 0, 03 МПа, то температура пара дойдет до 69, 1 °С.
Следовательно, изменяя величину вакуума в системе, можно, как и в системе водяного отопления, изменять температуру пара в зависимости от температуры наружного воздуха, т. е. проводить качественное регулирование.
Различают два вида таких систем отопления — вакуум-паровую и субатмосферную.
В вакуум-паровой системе пар до отопительных приборов движется под действием небольшого избыточного давления в котлах (0, 005—0, 01 МПа), а затем пар в приборах и конденсат перемещаются под влиянием пониженного давления, создаваемого специальным вакуум-насосом. Изменяя величину вакуума с помощью этого насоса, откачивающего из системы конденсат, а также воздух, можно централизованно регулировать температуру пара в отопительных приборах. Если это делать в зависимости от наружных атмосферных условий, то теплоотдача приборов может в течение длительного времени соответствовать теплопотерям помещений. Температуру пара для этого принято изменять в пределах от 90 до 60 °С.
В субатмосферной системе парового отопления под влиянием разрежения, создаваемого вакуум-насосом, теплоноситель перемещается и по паропроводам, и по конденсатопроводам. В системе происходит не только качественное, но и количественное регулирование — одновременно изменяются и температура, и количество пара, поступающего в отопительные приборы. Для этого при средней, например, температуре отопительного сезона давление в системе должно быть ниже атмосферного, составляя по абсолютной величине около 0, 06 МПа.
Централизованно регулируемые системы парового отопления применяются в США, особенно при отоплении высотных зданий (устраняя чрезмерное гидростатическое давление в системе, как при водяном отоплении).
Системы вакуум-парового и субатмосферного отопления подлежат особо тщательному монтажу с обеспечением герметичности соединений. Недостатками являются необходимость применения специального оборудования и арматуры, а также трудность обнаружения мест подсоса воздуха, нарушающего их действие. К недостаткам относится также ускоренная внутренняя коррозия труб вследствие проникания воздуха через неплотности, значительный расход электроэнергии вакуумными насосами.
В нашей стране вакуум-паровые и субатмосферные системы отопления не применяются. Известно лишь существование в прежние годы такой системы для отопления фабрики швейных машин, построенной в г. Подольске фирмой «Зингер».
22. 5. Выбор начального давления пара в системе
Давление пара в начале системы обусловливается допустимой температурой теплоносителя, схемой и радиусом действия системы, способом возвращения конденсата на тепловую станцию. При выборе давления исходят прежде всего из нормативного ограничения температуры пара в отопительных приборах: как известно, максимальная температура не должна превышать 130 °С, а во взрыво- и пожароопасных помещениях даже 110°С.
В замкнутой системе с непосредственным возвращением конденсата в котел начальное давление пара ∆ Рп МПа, определяют исходя из высоты помещения котельной
Рп=10-2[hпом-(hкот+0, 5D+0, 55] (18. 9)
где hпом — высота помещения котельной, м; hкот и D — высота котла и диаметр его паросборника, м.
Помещения котельных обычно имеют высоту 3, 5—4 м. Начальное давление пара при этом не будет превышать 0, 02 МПа.
В разомкнутой системе с возвращением конденсата через сборный конденсатный бак начальное давление пара зависит от конечного давления и потерь давления в системе.
При открытом конденсатном баке и самотечном конденсатопроводе начальное давление пара
Рп=∆ Рпар+Рпр (18. 10)
где ∆ Рпар — потери давления в паропроводе от теплового пункта до наиболее удаленного (концевого) отопительного прибора; Рпр — необходимое давление перед вентилем концевого прибора, принимаемое равным 2000 Па при отсутствии конденсатоотводчика за прибором и 3500 Па при использовании термостатического конденсатоотводчика.
При закрытом конденсатном баке и напорном конденсатопроводе начальное давление пара
Рп=∆ Рпар+∆ Рконд+∆ Ркон (18. 11)
где ∆ Рконд — потери давления в напорном конденсатопроводе (включая конденсатоотводчик); ∆ Ркон — конечное избыточное давление в закрытом баке, принимаемое равным 0, 02—0, 05 МПа
Потери давления в напорном конденсатопроводе равняются разности давления в концевом отопительном приборе и в конденсатном баке. При этом давление в отопительном приборе предопределяется значением максимально допустимой температуры пара для конкретного помещения.
Потери давления в паропроводах зависят от параметров движущегося пара и характера внутренней поверхности труб. Формулы, используемые для гидравлического расчета, одинаковы для систем водяного и парового отопления.
18. 6 Гидравлический расчет паропроводов низкого давления
При движении пара по длине участка его количество уменьшается вследствие попутной конденсации, снижается также его плотность из-за потери давления. Снижение плотности сопровождается увеличением, несмотря на частичную конденсацию, объема пара к концу участка, что приводит к возрастанию скорости движения пара.
В системе низкого давления при давлении пара 0, 005— 0, 02 МПа эти сложные процессы вызывают практически незначительные изменения параметров пара. Поэтому принимают расход пара постоянным на каждом участке, а плотность пара постоянной на всех участках системы. При этих двух условиях гидравлический расчет паропроводов проводят по уже известному способу расчета по удельной линейной потере давления, исходя из тепловых нагрузок участков.
Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблагоприятно расположенного отопительного прибора, каковым является прибор, наиболее удаленный от котла.
Для гидравлического расчета паропроводов низкого давления используют табл. 11. 4 и 11. 5 (см. Справочник проектировщика), составленные при плотности 0, 634 кг/м3, соответствующей среднему избыточному давлению пара 0, 01 МПа, и эквивалентной шероховатости труб kэ=0, 0002 м (0, 2мм). Эти таблицы, по структуре аналогичные табл. 8. 1 и 8. 2, отличаются величиной удельных потерь на трение, обусловленной иными значениями плотности и кинематической вязкости пара, а также коэффициента гидравлического трения Х для труб. В таблицы внесены тепловые нагрузки Q, Вт, и скорость движения пара w, м/с.
В системах низкого и повышенного давления во избежание шума установлена предельная скорость пара: 30 м/с при движении пара и попутного конденсата в трубе в одном и том же направлении, 20 м/с при встречном их движении.
Для ориентации при подборе диаметра паропроводов вычисляют, как и при расчете систем водяного отопления, среднее значение возможной удельной линейной потери давления Rср по формуле
(18. 12)
где Рп — начальное избыточное давление пара. Па;
∑ lпap — общая длина участков паропровода до наиболее удаленного отопительного прибора, м.
Для преодоления сопротивлений, не учтенных при расчете или введенных в систему в процессе ее монтажа, оставляют запас давления до 10% расчетной разности давления, т. е. сумма линейных и местных потерь давления по основному расчетному направлению должна составлять около
0, 9 (Pп-Pпр).
После расчета ветви паропровода до наиболее неблагоприятно расположенного прибора переходят к расчету ветвей паропровода до других отопительных приборов. Этот расчет сводится к увязке потерь давления на параллельно соединенных участках основной (уже рассчитанной) и второстепенной (подлежащей расчету) ветвях.
При увязке потерь давления на параллельно соединенных участках паропроводов допустима невязка до 15%. В случае невозможности увязки потерь давления применяют дросселирующую шайбу. Диаметр отверстия дросселирующей шайбы dщ мм, определяют по формуле
dщ=0, 92(Q2/∆ Рщ)0, 25. (18. 13)
где Qyч — тепловая нагрузка участка, Вт;
∆ Рш — излишек давления, Па, подлежащий дросселированию.
Шайбы целесообразно применять для погашения излишнего давления, превышающего 300 Па.
18. 7 Гидравлический расчет конденсатопроводов
Диаметр самотечных сухих и мокрых конденсатопроводов подбирают без расчета (по специальной таблице в справочной литературе) в зависимости от количества теплоты, выделенного паром при образовании конденсата, положения (горизонтальные, вертикальные) и длины труб.
Пропускная способность конденсатопроводов различна. Например, при Dy15 по горизонтальному сухому конденсатопроводу в 1 ч может быть пропущено 7кг, по вертикальному сухому — 11кг, а по мокрому — 52кг конденсата. Следовательно, для того чтобы пропустить одно и то же определенное количество конденсата наибольший диаметр трубы потребуется для горизонтального сухого, наименьший — для мокрого вертикального конденсатопровода.
Если необходимо провести детальный гидравлический расчет сухого самотечного конденсатопровода в системе с давлением пара до 0, 07 МПа, располагаемый перепад давления ∆ Рр, Па, вычисляют по формуле
∆ Рр=0, 5рgh=0, 5γ h (18. 14)
где 0, 5 — поправочный коэффициент, учитывающий наличие двухфазной среды (кроме конденсата в трубах имеется воздух или движется пароводяная эмульсия); при давлении пара в системе более 0, 07 МПа поправочный коэффициент увеличивают до 0, 65, γ — удельный вес конденсата, Н/м3; h — вертикальное расстояние между начальной и конечной точками конденсатопровода, м.
Детальный расчет проводят аналогично расчету теплопроводов систем водяного отопления.
Конденсатопроводы в системе парового отопления с закрытым конденсатньм баком могут быть напорными и двухфазными.
Напорными называют Конденсатопроводы, целиком заполненные конденсатом, движущимся под давлением пара за отопительным прибором, в баке или создаваемым насосом, двухфазными или эмульсионными — Конденсатопроводы, по которым движутся одновременно и конденсат, и пар вторичного вскипания.
Рис. 18. 9 Схема прокладки напорного и двухфазного (б) конденсатопроводов
1 — конденсатный бак; 2 — бак-сепаратор; 3 — конденсатоотводчик, 4 — отопительные приборы системы парового отопления высокого давления; 5 — паропровод
На рис. 18. 11 показана схема прокладки конденсатопроводов. После конденсатоотводчика вследствие снижения давления при протекании конденсата через суженное отверстие происходит вторичное его вскипание с образованием пара вторичного вскипания; труба б является двухфазным конденсатопроводом. Вторичное вскипание приводит к тому, что по конденсатопроводу движется пароводяная смесь, плотность которой меньше плотности воды. Пар вторичного вскипания отделяется от конденсата в баке-сепараторе и направляется в систему теплоиспользования. Конденсат по напорному конденсатопроводу а направляется в конденсатный бак и далее к конденсатному насосу для перекачки на тепловую станцию.
Расчетный расход конденсата Gк, кг/ч, определяют по формуле
Gк=1, 25(Gкон+Gп. к) (18. 15)
где 1, 25 — повышающий коэффициент для учета увеличения расхода конденсата в период прогревания системы при пуске; в скобках — максимальное количество пара в начале паропровода.
Для конденсатопроводов характерно значительное увеличение шероховатости их внутренней поверхности — потери давления на трение по меньшей мере в 1, 3—1, 4 раза больше потерь в трубах систем водяного отопления. Поэтому для гидравлическогорасчета напорных коиденсатопроводов используют вспомогательную таблицу, составленную при эквивалентной шероховатости kэ=0, 0005 м (0, 5мм). В таблицу внесены расход G, кг/ч, и скорость движения w, м/с, конденсата. При выборе диаметра труб ориентируются на максимально возможную скорость движения конденсата (до 1—1, 5 м/с).
Потери давления ∆ Pуч, на каждом участке напорного конденсатопровода определяют по формуле (18. 20), прибавляя к действительной длине участка дополнительную, эквивалентную местным сопротивлениям длину по формуле (18. 19).
Если потери давления на участках известны, то давление в начале конденсатопровода находят с учетом разности геодезических отметок его конца и начала:
Рнач=Ркон+∑ ∆ Руч+γ h (18. 16)
где Pкон — давление, необходимое в конце конденсатопровода; γ — удельный вес, Н/м3, при плотности пароконденсатной смеси, перемещаемой по конденсатопроводу; при определении диаметра груб удельный вес принимают равным 9, 81 кН/м3 с учетом периода пуска системы, когда плотность конденсата р=1000 кг/м3; h — разность отметок конца и начала конденсатопровода, м (получается со знаком плюс при движении конденсата вверх, со знаком минус — при движении по трубе вниз).
Например, давление в баке-сепараторе по схеме на рис 18. 11 составит Р4 = Ркон + ∆ Руч. а – γ h2 а давление за конденсатоотводчиком Р3=Р4+∆ Руч. а – γ h1, если Л/» у, а и ∆ Руч. а, и ∆ Руч. б — потери давления в напорных конденсатопроводах соответственно от бака-сепаратора до конденсатного бака (участок А—Б) и от конденсатоотводчика до бака-сепаратора (участок В—Г). Высоту подъема конденсата h1 ограничивают 5м. Можно также исходить из необходимого давления в баке-сепараторе.
При гидравлическом расчете разветвленных напорных конденсатопроводов следует обеспечивать одинаковое давление в каждое ответвлении перед слиянием конденсата в общий конденсатопровод (невязка потерь давления на параллельных участках не должна превышать 10%), применяя в сл
|
|
|
