Результати розрахунку графіка регулювання теплових потоків на вентиляцію

Позна-чення	Одиниця вимірю- вання	Температура і витрата мережної води при
t/o= оС	toп= оС	tH= оС	t//H= оС	tH =+8 оС
t1	оС
t2,0	оС
t2,B	оС
GV	кг/с

 

5. ПРОЕКТУВАННЯ ТРАСИ ТА ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОЇ МЕРЕЖІ

 

Проектування починають з нанесення траси на план об^’єкту теплопостачання. Головні принципи, якими потрібно керуватися при виборі траси – найменша довжина, надійність роботи, найменша вартість будівництва і експлуатації, ув^’язка з існуючими інженерними комунікаціями. Траса повинна бути пов^’язана як з існуючою, так і з перспективною забудовами.

В населених пунктах для теплових мереж, як правило, передбачається підземне прокладання (безканальне, в непрохідних або прохідних каналах разом з іншими інженерними мережами).

Теплові мережі під міськими проїздами та площами з удосконаленим покриттям, а також при перетині великих автомагістралей належить проводити в каналах чи в футлярах. При наявності обгрунтування дозволяється прокладати теплові мережі надземно.

При трасуванні теплових мереж належить звертатися до двостороннього навантаження магістралей. В кожен квартал, як правило, передбачається один увід. Протилежно розміщені квартали краще підключати в одній загальній камері.

Найдовше та найбільш навантажене відгалуження теплової мережі приймають за розрахункове.

 

5.1. Визначення розрахункових витрат теплоносія

 

Розрахункову витрату мережної води для визначення діаметрів труб в водяних теплових мережах при якісному регулюванні кількості теплоти визначають окремо для опалення, вентиляції і гарячого водопостачання.

 

 

Розрахункові витрати води, кг/с:

а) на опалення

 

 

 

б) на вентиляцію

 

 

в) на гаряче водопостачання в відкритих системах теплопостачання:

середній

 

максимальний

 

 

г) на гаряче водопостачання в закритих системах теплопостачання:

середня при паралельній схемі приєднання підігрівачів

 

 

максимальна при паралельній схемі приєднання підігрівачів

 

 

середня при двоступінчатих схемах приєднання підігрівачів (рис.2)

 

 

максимальна при двоступінчатих схемах приєднання підігрівачів

 

 

 

Сумарні розрахункові витрати мережної води в двотрубних теплових мережах у відкритих та закритих системах теплопостачання при якісному регулюванні визначають за формулою, кг/с:

 

Коефіцієнт К₃ , що враховує частку середньої витрати води на гаряче водопостачання при регулюванні теплових потоків по навантаженню опалення, приймають відповідно дод. 4, а при регулюванні по сумарному навантаженню опалення та гарячого водопостачання приймають К₃=0.

Для споживачів при Q_hmax/Q_omax >1 і при відсутності баків-акумуляторів, а також з тепловим потоком 10 МВт і менше сумарна розрахункова витрата води, кг/с:

 

Розрахункова витрата води в двотрубних водяних теплових мережах в неопалювальний період, кг/с:

 

При цьому максимальна витрата води на гаряче водопостачання для

закритих систем незалежно від схеми приєднання підігрівачів гарячого водопостачання визначається за формулою (34).

Витрати води в теплових мережах відкритих систем теплопостачання для розробки гідравлічних режимів при максимальному водорозборі з подаючого чи зворотного трубопроводу

 

де К₄ – коефіцієнт, що враховує зміну середньої витрати води на гаряче водопостачання (дод. 5).

Витрату теплоносія визначають для кожного кварталу, а результат заносять до таблиці 8.

 

Таблиця 8

Розрахункові витрати теплоносія в тепловій мережі

№№ кварталу	Розрахункова витрата теплоносія, кг/с
Gomax	Gvmax	Ghm	k3Ghm	Gd	Gsd
Всього

 

5.2. Гідравлічний розрахунок теплової мережі

 

Метою гідравлічного розрахунку трубопроводів теплових мереж є визначення їх діаметрів, втрат тиску при розрахункових витратах теплоносія, напорів в будь-якій точці мережі і в місцях приєднання споживачів, продуктивності та напору мережних насосів.

В проекті належить виконати гідравлічний розрахунок магістралі і двох характерних відгалужень, або двох магістралей для опалювального і неопалювального періодів. Діаметри трубопроводів приймаються при розрахунку мереж у режимі роботи опалювального періоду.

Гідравлічний розрахунок теплової мережі виконують за методом еквівалентних довжин. Значення коефіцієнта місцевих втрат α приймають за дод.8.

Еквівалентну довжину ділянки визначають за формулою:

 

l_e= α l, (41)

де l – довжина ділянки по плану, м.

Питомі втрати тиску на тертя приймають на основі техніко-економічних розрахунків, при відсутності цих даних їх приймають в таких межах:

для магістралі 40 – 80 Па/м;

для відгалужень - по наявному тиску, виходячи з умови рівності втрат тисків від джерела теплоти до кінцевих споживачів магістралі і відгалуження. При цьому питомі втрати не повинні перевищувати 300 Па/м, а швидкість теплоносія – 3,5 м/с.

Діаметри трубопроводів теплових мереж, незалежно від розрахункової витрати теплоносія, приймають не менше 32 мм. Діаметри подаючого та зворотного трубопроводів двотрубних теплових мереж при спільній подачі тепла на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання приймають, як правило, однаковими.

Після трасування теплової мережі визначають розрахункову магістраль, що має найбільшу довжину від джерела теплоти до кінцевого споживача. Позначають номерами всі ділянки основної магістралі і відгалужень.

 

 

Рис. 2

 

 

Визначають розрахункові витрати теплоносія для всіх ділянок простим додаванням розрахункових витрат споживачів, рухаючись від кварталів проти руху теплоносія до джерела теплоти. По розрахунковим витратам теплоносія на ділянці за дод. 9 підбирають діаметри трубопроводів і знаходять питомі втрати тиску і швидкість теплоносія.

Втрати тиску на ділянці:

 

ΔP_i = R_i ×(l +l_e) = R_il ×(1 + α), (42)

 

де R_i – питома втрата тиску, Па/м.

Сумарні втрати тиску визначають зростаючим підсумком від джерела теплоти до кінцевого споживача:

 

де n – кількість ділянок, ΔP_i – втрати тиску на і – й ділянці.

Результати розрахунків заносять до таблиці 9 і в подальшому використовують при побудові графіка тисків в теплових мережах. Гідравлічний розрахунок вважається задовільним, якщо втрати тиску від джерела теплоти до кінцевих споживачів головної магістралі та відгалужень відрізняються не більш ніж на 10%. Гідравлічний розрахунок для неопалювального періоду полягає у визначенні швидкості теплоносія і втрат тисків при заданих діаметрах теплових мереж, які прийняті по розрахунку опалювального (розрахункового) режиму роботи теплових мереж. Результати розрахунків заносять до табл. 9.

Таблиця 9

Результати гідравлічного розрахунку теплових мереж

№№	Розрахункова витрата теплоносія, G, кг/с	Діаметр трубопроводу,D*s, мм	Геометрична довжина, l, м	Еквівалентна довжина le, м	Приведена довжина, lпр, м	Шви-дкість м/с	Питомі втрати тиску, Па/м	Втрати тиску на ділянці, кПа	Сумар. втрати тиску, м

 

5.3 П^,єзометричний графік

 

Для визначення режимів тиску в тепловій мережі і абонентських установках широко застосовують п^’єзометричний графік. Його будують за даними гідравлічного розрахунку, у тисках, які виражені у лінійних одиницях, тобто п^’єзометричних напорах. Він дозволяє наочно показати допустимі межі тисків і їх фактичні значення в усіх елементах системи теплопостачання. Крім того, графік тисків дає можливість визначити технічні характеристики обладнання для підтримання нормальних тисків у трубопроводах і елементах мережі з урахуванням рельєфу місцевості.

Графік тисків розробляють для статичного і динамічного режимів роботи мережі в опалювальний і неопалювальний періоди. Для відкритих систем необхідно додатково розробити графік тисків в режимах роботи мережі з максимальним водорозбором з подаючого і зворотного трубопроводів.

Для всіх режимів необхідно виконувати такі умови:

· тиск в абонентських вводах, підключених по залежній схемі, не повинен перевищувати припустимий рівень для опалювальних приладів:

- в системах опалення з чавунними радіаторами - 0,6 МПа;

- в системах опалення з конвекторами - 1 МПа;

· максимальний тиск у подаючому трубопроводі з урахуванням рельєфу місцевості повинен бути не вище 1,6 МПа;

· тиск у подаючих трубопроводах у динамічному режимі роботи теплових мереж належить підтримувати таким, щоб виключити можливість закипання води при її максимальній температурі в будь-якій точці подаючого трубопроводу, в обладнанні джерела теплоти і в приладах абонентів, приєднаних по залежній схемі;

· при будь-яких режимах теплоспоживання надлишковий тиск у будь-якій точці зворотного трубопроводу належить підтримувати не нижче 0,05 МПа для уникнення підсмоктування повітря, спорожнення трубопроводу і порушення циркуляції;

· для запобігання кавітації тиск на всмоктуючому патрубку мережних насосів і підкачуючих насосів повинен бути не менше 0,05 МПа;

· у вузлах підключення споживачів при елеваторному змішуванні тиск на абонентському вводі (різниця тисків в подаючому і зворотному трубопроводах) повинен бути не менше 0,15 МПа. При наявності підігрівачів гарячого водопостачання, підключених по двоступінчастій схемі, тиск потрібно підтримувати на рівні 0,2 – 0,25 МПа;

· статичний тиск в системі теплопостачання не повинен перевищувати припустимого для всіх елементів, забезпечуючи при цьому заповнення водою абонентських систем, які приєднуються по залежній схемі.

При розробці п^’єзометричного графіка креслять (в масштабі) профіль земної поверхні від джерела теплоти до кінцевого споживача магістралі та відгалужень. На профіль наносять висоти будівель у вузлових точках та в найбільш характерних, найнижчих та найвищих місцях траси. При побудові п^’єзометричних графіків умовно вважають, що осі трубопроводів співпадають із поверхнею землі. Під профілем схематично наносять план теплової мережі.

З урахуванням викладених раніше вимог до режиму тисків водяних теплових мереж визначають їх місце розташування і креслять лінію статичного тиску. В залежності від розрахункової температури мережної води відповідно профілю поверхні землі наносять лінію нескипання.

Згідно даних гідравлічного розрахунку креслять лінію напорів у зворотному трубопроводі. На кінці лінії відкладають відрізок, що відповідає наявному тискові кінцевого споживача. Аналогічно будують лінію напорів у подаючому трубопроводі. Від точки на початку лінії напорів у подаючому трубопроводі відкладають вгору відрізок, що відповідає втратам напору в джерелі теплоти.

П^’єзометричні графіки відгалужень необхідно побудувати, виходячи з умови, щоб втрати напору від джерела теплоти до кінцевих споживачів головної магістралі та відгалужень були приблизно рівними за величиною. Це може вимагати необхідність корегування отриманих раніше діаметрів труб відгалужень.

По закінченні побудови на графіку відмічають нейтральну точку, в якій підтримують постійний тиск води в статичному і динамічному режимах.

При складному рельєфі місцевості з великою різницею геодезичних відміток нерідко виникає необхідність спорудження на теплових мережах насосних чи дросельних підстанцій на зворотному та подаючому трубопроводах. Питання про необхідність спорудження насосних підстанцій вирішується в процесі розробки п^’єзометричного графіка.

Насосна підстанція на зворотному трубопроводі використовується для зниження напору у кінцевих абонентів до допустимої межі. Підстанція на подаючому трубопроводі використовується для підвищення наявного перепаду напорів у кінцевих споживачів і зниження тиску у споживачів, розташованих поблизу джерела теплоти.

Підстанцію на зворотному трубопроводі розташовують так, щоб напори у споживачів після підстанції (за ходом води) не перевищували припустимих значень. Місце розташування підстанції на подаючому трубопроводі вибирають, виходячи з умов забезпечення споживачів, необхідним наявним напором.

Для запобігання виникнення неприпустимо високого тиску на зворотній магістралі встановлюють дроселюючий орган (регулятор тиску “до себе”).

Напори підкачувальних насосів визначають по витраті мережної води в місці їх встановлення, а напір визначають з п^’єзометричного графіка.

 

5.4 Вибір мережних, підкачувальних і живильних насосів

 

Продуктивність насосів розраховують так:

а) мережних і підкачувальних на подаючому трубопроводі для закритих систем теплопостачання в опалювальний період – за сумарною розрахунковою витратою води;

б) мережних і підкачувальних на подаючому трубопроводі для відкритих систем теплопостачання в опалювальний період – за сумарною розрахунковою витратою води (40) при К₄=1,4;

в) підкачувальних на зворотному трубопроводі за (37) при К₃=0,6;

г) мережних і підкачувальних для закритих і відкритих систем теплопостачання в неопалювальний період – за (39).

Напір мережних насосів:

 

Н_сн= ΔН_дт+ ΔН_п+ ΔН_з+ ΔН_а - ΔН_нп+ ΔН_дп, (44)

 

де ΔН_дт - втрати напору в підігрівальній установці джерела теплоти, м; ΔН_п, ΔН_з – втрати напору відповідно в подаючому та зворотному трубопроводі головної магістралі, м; ΔН_а – втрати напору у кінцевого абонента, м; ΔН_нп – напір підкачувальних насосів, м; ΔН_дп – зниження напору на дросельній підстанції, м.

Напір мережних насосів можна визначити безпосередньо за п^’єзометричним графіком. Технічні характеристики мережних насосів приведені в додатку 10.

Подачу живильних насосів в м³/год в закритій системі приймають рівною втратам води на витікання в розмірі 0,75% об^’єму води в трубопроводах теплової мережі і місцевих системах. В житлових районах можна приймати 40-45 м³ на 1 МВт розрахункового теплового потоку.

У відкритих системах теплопостачання подачу живильних насосів приймають рівною сумі максимальної витрати води на гаряче водопостачання і витрати витікання, напір живильних насосів визначають по п^’єзометричному графіку по лінії холодної статики. Технічні характеристики живильних насосів наведені в додатку 11.

Кількість насосів належить приймати:

а) мережних – не менше двох, один з яких резервний; при п^’яти робочих мережних насосах резервний насос не передбачається;

б) живильних – в закритій системі теплопостачання не менше двох, а у відкритій – не менше трьох, один з яких резервний.

 

6. ВИБІР ЗАСОБУ ПРОКЛАДАННЯ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ

 

В містах рекомендується приймати підземне прокладання теплопроводів (безканальне або в непрохідних каналах). Для теплових мереж в непрохідних каналах рекомендується приймати канали серії 3.006-2 однолоткові марок КЛ, КЛп або дволоткові марки КЛс [11]. При високому рівні грунтових вод потрібно передбачати дренаж.

На незабудованій території (наприклад на транзитній ділянці від джерела теплоти до міста) належить застосовувати надземне прокладання. План теплових мереж показано на рис.3.

 

7. МОНТАЖНА СХЕМА ТЕПЛОВОЇ МЕРЕЖІ

 

Розробка монтажної схеми полягає у розміщенні по трасі нерухомих опор, компенсаторів, камер та запірної арматури (рис.4).

Подаючий трубопровід на схемі розміщується з правого боку по руху води від джерела теплоти, а зворотний з лівого. Відстань між камерами розбивають нерухомими опорами на компенсаційні ділянки. При підземному прокладанні в містах для трубопроводів з діаметром менше 100 мм застосовують П-подібні компенсатори, а для трубопроводів діаметром більше 100 мм сальникові компенсатори. При надземному прокладанні використовують в основному П-подібні компенсатори.

Всі природні повороти траси теплової мережі під кутом менше 120^о повинні бути використані для самокомпенсації температурних подовжень трубопроводів. Повороти траси під кутом більше ніж 120^о закріплюють нерухомими опорами.

На всіх відгалуженнях від магістралі та відгалуженнях до споживача необхідно встановити запірну арматуру. На трубопроводах d > 100 мм передбачають секційні засувки на відстані не більше 1000 м. Цю відстань допустимо збільшувати для трубопроводів d = 350…500 мм до 1500 м та для трубопроводів d > 600 мм – до 3000 м. Необхідно прагнути по можливості розміщувати секційні засувки у вузлових камерах. Перед секційними засувками з боку джерела теплоти передбачають перемичку між подаючою та зворотною магістралями діаметром, рівним 0,3 діаметра трубопроводу з встановленням двох засувок і контрольним спускним вентилем між ними d = 25 мм. У вищих точках трубопроводів необхідно розмістити пристрої для випуску повітря, а в нижніх – пристрої для спускання води.

Схему розроблюють у горизонтальній площині в масштабі 1:1000, або 1:2000 в такій послідовності [12]:

· намічають ділянки природної компенсації. При цьому сума довжин плечей повинна бути не більш, ніж 60% відстані між нерухомими опорами для П-подібних компенсаторів (дод. 12);

· намічають умовними позначеннями розміщення камер в місцях відгалужень від магістралі, підключення споживачів, розміщення пристроїв для випуску повітря та спуску води, а також в місцях розміщення арматури (дод.12);

· розміщують нерухомі опори в камерах підключення споживачів;

· розбивають відстані між камерами на компенсаційні ділянки розміщенням нерухомих опор (дод.12). Найбільш ефективно нерухомі опори розмістити таким чином, щоб відстані між ними були рівними. В цьому випадку горизонтальні зусилля на опори будуть мінімальні;

· розміщують камери в місцях установки сальникових компенсаторів;

· розміщують запірну арматуру.

На схемі показують [12]:

- трубопроводи і їх позначення (при незалежному підключенні систем опалення - подаючий Т11 і зворотний Т12, при залежному - подаючий Т1 і зворотний Т2, подаючий системи гарячого водопостачання Т3, циркуляційний Т4);

- арматуру, компенсатори, нерухомі опори, кути повороту, камери (вузли теплофікаційні), точки дренажу трубопроводів, маркування елементів мереж і їх нумерацію, ухил, лінії перерізів та їх нумерацію.

-

8. ПОЗДОВЖНІЙ ПРОФІЛЬ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ

 

Профілі теплових мереж (рис.5) зображують в масштабах: горизонтальному 1:1000, вертикальному 1:100 [12].

На профілі вказують:

· поверхню землі проектну та натурну;

· рівень грунтових вод;

· перетнуті підземні і надземні комунікації і споруди, що впливають на прокладання запроектованих мереж;

· канали, тунелі, камери, розміщення П-подібних компенсаторів, естакади та інші споруди і конструкції мереж. Трубопроводи в каналах та камерах не зображуються;

· нерухомі опори.

Під профілем розташовують таблицю встановленої форми для підземного або надземного прокладання. Відмітки мереж проставляють в характерних точках, місцях перетину з дорогами, інженерними комунікаціями і спорудами, що впливають на прокладання запроектованих мереж.

Відмітки і довжини ділянок мереж вказують в метрах з двома десятковими знаками, а ухили в промілях. Мінімальні відстані від будівельних конструкцій при канальному прокладанні або від покриття ізоляції трубопроводів при безканальному прокладанні до споруд та інженерних комунікацій приведені в [12].

 

9. РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДІВ НА МІЦНІСТЬ І КОМПЕНСАЦІЮ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОДОВЖЕНЬ

 

9.1 Розрахунок трубопроводів на самокомпенсацію температурних подовжень

 

Необхідно розрахувати одну з ділянок Г-подібного повороту траси на компенсацію температурних подовжень.

При розрахунку визначають:

- максимальну згинаючу напругу (порівнюють її з допустимою для матеріалу трубопроводу, яка дорівнює 80 МПа);

 

Рис.3,4

 

- бічні зміщення плечей Г-подібної ділянки (порівнюють їх з відстанню “в світлі” між поверхнею ізоляції та стінкою каналу);

- силу пружної деформації (ці дані використовують при розрахунку зусиль на нерухому опору).

Максимальні згинаючі напруження на ділянці з кутовою конфігурацією виникають в замуровці меншого плеча, МПа:

 

де ΔL_k – подовження меншого плеча, м, ΔL_k=α₁(τ-t₀) L_к; α₁ – коефіцієнт лінійного розширення металу, 1/К, α₁ =1,2^.10^-5; d_н - зовнішній діаметр трубопроводу, м; β=φ-90^о; φ – кут повороту; n=L_д/L_k відношення довжини більшого плеча до довжини меншого плеча; E – модуль пружності сталі, МПа, E=2^.10⁵МПа.

Максимальне бічне зміщення відповідно довгого і короткого плеча:

 

Δ_д =ΔL_k(1+ n sin β) / cos β; (46)

 

Δ_k =ΔL_k(n+ sin β) / cos β. (47)

 

Сила пружної деформації в замуровці меншого плеча для зварних компенсаторів, кН:

 

Р = 10³ α₁ В Е І (t - t₀) / L²_к, (48)

 

де t - максимальна температура теплоносія в трубопроводі, ⁰С; t₀ – температура навколишнього середовища при будівництві теплової мережі; I –момент інерції труби, м⁴, I=0,05 (d_н⁴- d_в⁴); В – коефіцієнт, що визначається з рівняння:

За значенням сили пружної деформації визначається тип нерухомої опори.

 

 

Рис.5.

 

9.2. Розрахунок П- подібного компенсатора

 

Задача розрахунку полягає у визначенні розмірів компенсатора (вильоту Н та ширини В), а також сили пружної деформації.

Розміри компенсатора визначають за дод. 13 залежно від значення компенсуючої здатності, яка дорівнює тепловому подовженню трубопроводу:

 

ΔL = α₁L (t - t₀), (50)

 

де L – відстань між нерухомими опорами, м;; α₁ – коефіцієнт лінійного розширення металу, 1/К, α₁ =1,2^.10^-5;.

Сила пружної деформації для П-подібного компенсатора зі зварними відводами, кН:

 

P=10^3. ΔL E I / A, (51)

 

де I –момент інерції труби, м⁴, I=0,05 (d_н⁴- d_в⁴); A –комплексний геометричний параметр компенсатора, A=0,67 Н₁³+В₁ Н₁² (В₁ і Н₁ – розміри П – подібного компенсатора, м); E – модуль пружності сталі, МПа, E=2^.10⁵МПа.

 

9.3. Розрахунок осьового зусилля на нерухому опору

 

Необхідно розрахувати осьове зусилля на нерухому опору у меншого плеча Г-подібного компенсатора, а також на опори, що фіксують ділянку з П-подібним компенсатором.

В залежності від місця розташування, виду компенсаторів і наявності запірної арматури на нерухому опору можуть діяти сили:

тертя в рухомих опорах

 

Р_оп = f g L, (52)

тертя в сальниковому компенсаторі

 

Р_с=0,03 p Р_р l D_н, (53)

внутрішнього тиску, обумовленого зміною діаметру трубопроводу з d_в1 на d_в2 (d_в1 > d_в2 ),

внутрішнього тиску при розташуванні нерухомої опори на ділянці з поворотом труби, з заглушкою або засувкою

 

 

де f – коефіцієнт тертя рухомих опор, для ковзних опор f =0,3; g – маса 1 м погонної довжини трубопроводу теплових мереж, теплоносія та ізоляції, кг/м (дод.14); L – довжина трубопроводу від нерухомої опори до компенсатора або від нерухомої опори до повороту при самокомпенсації, м; Р_р – робочий тиск теплоносія (в місці розташування нерухомої опори), приймається по графіку тисків, Па; D_н,l- зовнішній діаметр стакану і довжина шару набивки по осі сальникового компенсатора, м (дод.18).

Сили пружної деформації Г-подібної ділянки самокомпенсації обчислюють за формулою (48), а П-подібного компенсатора - за (51).

При розрахунку осьового зусилля на нерухому опору додають всі сили, діючі справа і зліва від опори. Від більшої результуючої сили віднімають меншу, помножену на коефіцієнт 0,7, який враховує можливі відхилення від розрахункових значень сил тертя і пружної деформації. Якщо на опору з обох сторін діють однакові сили, за розрахункову приймають силу, діючу з одної із сторін з коефіцієнтом 0,3 [1]. Тип опори визначають по осьовому зусиллю [1].

 

10. ОПОРИ ТРУБОПРОВОДІВ

 

В теплових мережах, прокладених в каналах, використовують рухомі та нерухомі опори. При безканальному прокладанні трубопроводів рухомі опори не використовують.

При прокладанні теплових мереж в непрохідних каналах використовують ковзні рухомі опори. Вони виключають провисання трубопроводів і забезпечують їх переміщення внаслідок температурних подовжень. Відстані між рухомими опорами залежать від діаметру трубопроводу і становлять 2…10 м [1,2].

Нерухомі опори поділяють трубопровід на незалежні, відносно температурних подовжень, ділянки. Вони сприймають осьові зусилля, що виникають внаслідок температурних подовжень. При підземній прокладці нерухомі опори розташовують в теплофікаційних камерах (лобова опора) або безпосередньо на трасі (щитові опори). Тип опори визначають по осьовому зусиллю (див. розділ 14). Конструкції та характеристики лобових і щитових опор приведені в [9,10].

 

11. ТЕПЛОФІКАЦІЙНА КАМЕРА

 

Теплофікаційні камери (вузли трубопроводів - УТ) споруджують для розташування засувок, сальникових компенсаторів, нерухомих опор, пристроїв для спуску теплоносія та випуску повітря. Їх виконують із збірних залізобетонних елементів або з монолітного бетону. Розміри камер в плані залежать від розмірів плит перекриття (дод.15), висота камер від 2,1 до 4 м.

Мінімальне заглиблення перекриття камер від поверхні землі дорівнює 0,3 м, а від поверхні дорожнього покриття – 0,5 м.

Камеру розроблюють в масштабах 1:20, 1:25 в двох проекціях (план та переріз) (дод.19), враховуючи розміри трубопроводів, арматури, нерухомих опор та компенсаторів [9,10,11,12]. Габаритні розміри камери визначають з урахуванням мінімальних відстаней “в світлі” (дод. 16).

 

12. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОЇ ІЗОЛЯЦІЇ

12.1 Основні положення

 

Теплову ізоляцію передбачають для трубопроводів теплових мереж, арматури, фланцевих з^’єднань, компенсаторів і опор трубопроводів незалежно від температури теплоносія і місця прокладання. Товщину основного шару теплоізоляційної конструкції трубопроводів водяних теплових мереж визначають за нормами або на основі техніко-економічних розрахунків. Товщина теплоізоляційної конструкції (включаючи захисне покриття) не повинна перевищувати граничних значень [4].

Розрахункову температуру теплоносія у водяних теплових мережах при визначенні товщини основного шару теплоізоляційної конструкції приймають рівною середній річній, при розрахунковій температурі теплоносія 150^оС – 90^оС, 95^оС – 65^оС, 70^оС – 50^оС. Розрахункову температуру навколишнього середовища при визначенні товщини основного шару теплоізоляційної конструкції водяних мереж і кількості теплоти, що втрачається з поверхні теплової ізоляції за рік, належить приймати за [4].

Задачі теплового розрахунку – визначення втрат теплоти через трубопровід і ізоляцію в навколишнє середовище. Значення теплових втрат належить порівнювати з нормативними (дод. 17). Якщо теплові втрати відрізняються більше ніж на 10% від нормативних, належить перевірити прийняте рішення що до ізоляції.

12.2. Тепловий розрахунок при підземному прокладанні

теплових мереж в непрохідних каналах

 

Матеріал теплової ізоляції приймають за [4].

В першому наближенні товщину ізоляції на подаючому трубопроводі приймають в межах 80-90% максимальної [4], а на зворотному трубопроводі – рівній половині товщини ізоляції на подаючому трубопроводі.

Термічний опір ізольованого трубопроводу із зовнішнім діаметром d_з, покритого ізоляцією з теплопровідністю λ_і і і товщиною σ_і і прокладеного в каналі, включає:

- термічний опір ізоляції (розраховують окремо для подаючого (j=1) і зворотного (j=2) трубопроводів, м^2.К/Вт:

 

 

- термічний опір тепловіддачі від поверхні ізоляції до повітря в каналі (розраховують окремо для подаючого (j=1) і зворотного (j=2) трубопроводів, м^2.К/Вт;

 

 

- термічний опір тепловіддачі від повітря в каналі до внутрішньої поверхні каналу, м^2.К/Вт;

 

- термічний опір стінок каналу, м^2.К/Вт;

 

- термічний опір грунту, м^2.К/Вт;

 

 

де α_з, α_пк – коефіцієнти тепловіддачі відповідно від поверхні ізоляції у повітря в каналі і від повітря до внутрішньої поверхні каналу, Вт/ м^2.К; λ_к, λ_г – коефіцієнт теплопровідності відповідно стінок каналу і грунту, Вт/ (м^.К); d_е.в, d_е.з – еквівалентний діаметр відповідно внутрішньої і зовнішньої поверхні каналу, м; h_е – еквівалентна глибина закладання трубопроводу, м;

 

d_е.в = 4F_в / П_в; (61)

d_е.з = 4F_з / П_з;

 

де F_в, F_з – площа відповідно внутрішнього і зовнішнього поперечного перетину каналу, м²; П_в, П_в – периметри відповідно внутрішнього і зовнішнього перетину каналу, м;

h_е = h + λ_г /α, (62)

 

де h – відстань від поверхні землі до осі трубопроводу, м; α = 10 Вт/ м^2.К –коефіцієнт тепловіддачі від поверхні землі у повітря.

Загальний термічний опір:

 

R_∑(j) = R_i(j) + R_3(j) + R_пк + R_к + R_г. (63)

 

Теплові втрати трубопроводу:

 

 

 

де β =0.2 – коефіцієнт, враховуючий теплові втрати опорами трубопроводів, фланцевими з^’єднаннями і арматурою.

При прокладці кількох трубопроводів у однолотковому каналі спостерігається їх вплив один на одного. В цьому випадку належить попередньо визначити температуру повітря в каналі:

 

 

Теплові втрати подаючим і зворотнім трубопроводами

 

 

де R₁ = R_i(j) +R_з(j); R₂ = R_і(j) +R_з(j); R₃= R_пк +R_к +R_г.

 

Теплові втрати подаючого і зворотного трубопроводів слід порівняти з нормативними (дод.17) і зробити висновок.