рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Мероприятий для сбора и удаления газов из систем отопления

Мероприятий для сбора и удаления газов из систем отопления - Конспект Лекций, раздел Науковедение, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ В Системах С Верхней Разводкой Необходимо Обеспечивать Движе­Ние Свободных Га...

В системах с верхней разводкой необходимо обеспечивать движе­ние свободных газов к точкам их сбора. Точки сбора газов (и удаления их в атмосферу) следует назначать в наиболее высоко расположенных местах си­стем. Скорость движения воды в точках сбора должна быть менее 0,1 м/с, а длина пути движения воды с пониженной скоростью выбрана с учетом всплывания пузырьков и скопления газов для последующего их удаления. С этой целью магистралям придают определенный уклон в желательном направле­нии и устанавливают проточные воздухосборники (рис. 26.4) – вертикальные или горизонтальные.

Рис. 26.4. Проточные воздухосборники.

а – вертикальный на главном стояке; б – го­ризонтальный на верхней магистрали; 1 – главный стояк; 2 – магистрали; 3 – труба DyI5 (с краном) для выпуска воздуха; 4 – муфта Dy15 для воздуховыпускной трубы; 5 – муфта Dy 15 с пробкой для удаления грязи

 

Минимально необходимый внутренний диаметр, dв, мм, воздухо­сборника определяют исходя из скорости движения воды в нем менее 0,1 м/с, при которой пузырьки воздуха не будут уноситься из него потоком во­ды, по формуле:

где G – расход воды, кг/ч.

Выбранный диаметр воздухосборника должен превышать диаметр магистрали, по крайней мере, в два раза. Длину горизонтального воздухо­сборника делают в 2...2,5 раза больше его диаметра. Из воздухосборников газы удаляются в атмосферу периодически при помощи ручных спускных кранов или автоматических воздухоотводчиков.

В системах с "опрокинутой" циркуляцией воды и верхним располо­жением обратной магистрали для отделения и удаления газов используют проточные расширительные баки с открытой переливной трубой.

 

3.5 Изоляция теплопроводов.

При перемещении теплоносителя по трубам, проложенным в не­отапливаемых помещениях, может значительно понизиться температура го­рячей воды. Возможна также передача в рабочие помещения шума и вибраций, вызываемых действую­щими насосами. Шум может также возникнуть при движении теплоносите­ля с чрезмерно высокой скоростью.

Для уменьшения бесполезных теплопотерь отопительные трубы в неотапливаемых помещениях покрывают тепловой изоляцией. Понятно, что большая экономия тепловой энергии достигается при повышении каче­ства тепловой изоляции. Оптимальную толщину слоя находят путем техни­ко-экономического расчета. Практически толщину слоя изоляции определя­ют исходя из его термического сопротивления не менее 0,86 °С∙м2/Вт для труб Dy ≤ 25 мм и 1,22 °С∙м2/Вт для труб Dy > 25 мм.

Качество тепловой изоляции оценивается ее КПД

,

выражающим отношение тепловой энергии, сэкономленной при наложении изоляции (Qтp - Qиз), к теплопотерям неизолированной трубой Qтp.

В современных конструкциях тепловой изоляции при использова­нии материалов теплопроводностью до 0,1 Вт/(м∙°С) оптимальная толщина слоя обеспечивает КПД изоляции, близкий к 0,8.

Тепловую изоляцию труб применяют, кроме того, в местах, где воз­можно замерзание теплоносителя (близ наружных дверей, ворот и других открываемых проемов), воспламенение и взрыв газов и пыли, ожоги людей, а также в искусственно охлаждаемых помещениях. При скрытой прокладке стояков принимают меры для уменьшения теплопотерь наружу. Между замоноличенным стояком и массивом наружной стены помещают тепловую изоляцию. При замоноличивании во внутреннюю перегородку или стену стояк не менее чем на 300 мм относят от плоскости наружной стены.

Различают следующие конструкции тепловой изоляции:

- мастичную, наносимую на трубу вручную;

- набивную или засыпную под каркас из сетки или в канал;

- оберточную из лент, жгутов и матов;

- сборную из штучных трубоподобных элементов и сегмен­тов;

- литую, наносимую на трубу механизированным способом.

Наиболее распространенные в настоящее время оберточная и, осо­бенно, сборная конструкции изоляции. Последняя, чаще всего, производит­ся из специальной губчатой резины или пенопласта и выпускается в соот­ветствии с существующим сортаментом труб со стандартным внутренним диаметром. Для труб большого диаметра, применяемых, например, в систе­мах городского теплоснабжения, часто применяют литую тепловую изоля­цию (например, из пенобетона), наносимую на трубы в заводских условиях.

Теплоизоляционная конструкция помимо основного изоляционного слоя и крепежных элементов (если они необходимы) имеет покровно-защитный слой, придающий изоляции правильную форму и защищающий ее от внешних механических повреждений. Защитный слой может быть шту­катурным или листовым (из алюминиевой фольги и т.п.).

При наличии нескольких изолированных труб в одном помещении на поверхности защитного слоя делаются цветовые обозначения для каждой трубы.

Вибрация и шум действующих насосов могут передаваться по отопительным трубам в помещения, если не будут приняты меры по изоля­ции насосов. В системах водяного отопления рекомендуется, прежде всего, применять малошумные бесфундаментные (закрепляемые непосредственно на трубах) циркуляционные насосы. Однако в системах отопления могут быть применены также более мощные насосы общепро­мышленного назначения, устанавливаемые на фундаментах. Для устране­ния вибрации и шума фундаменты таких насосов не связывают с конструк­циями помещений и дополняют виброизолирующими амортизаторами. Каждый насос отделяют от отопительных магистралей двумя гибкими виб­роизолирующими вставками из армированной резины.

Отопительные магистрали в местах прохода через стены и пере­крытия помещений снабжают амортизирующими прокладками из резиново­го полотна. Зазоры между трубами, прокладками и строительными конст­рукциями заделывают упругой негорючей мастикой.

Указанные мероприятия, а также балансировка рабочего колеса на­соса, центровка осей насоса и электродвигателя, акустическая обработка стен и потолка значительно снижают уровень звукового давления в насос­ном помещении и препятствуют передаче вибрации и шума в окружающие помещения.

В тех случаях, когда вибрация и шум в рабочих помещениях недо­пустимы даже на низком уровне, насосное помещение устраивают за преде­лами здания или предусматривают систему отопления с естественной цир­куляцией теплоносителя.

Шум также может возникать в системах отопления при движении воды со скоростью. Шум появляется, прежде всего, в мест­ных сопротивлениях – там, где изменяется направление и площадь попереч­ного сечения с возрастанием скорости потока.

Для того чтобы ограничить уровень возникающего шума понижают скорость движения теплоносителя в трубах перед местными сопротивлени­ями. Понижение скорости связывают с предельным спектром (ПС) звуково­го давления, допустимым для помещения, и коэффициентом местного со­противления (КМС) арматуры. Чем меньше ПС и больше КМС арматуры, тем ниже должна быть максимальная скорость движения теплоносителя в трубе, на которой помещена арматура.

 

Лекция №27 (2 часа)

Тема: «Схемы систем отопления»

 

1 Вопросы лекции:

1.1 Однотрубные системы насосного водяного отопления.

1.2 Двухтрубные и горизонтальные системы насосного водяного отопления.

1.3 Система отопления с естественной циркуляцией воды.

 

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника.- М.: Энергоатомиздат, 2006.– 432 с.

2.1.2 Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие [электронный ресурс] / Н.О. Каледина, - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г. – режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/122685

 

2.2 Дополнительная

2.2.1 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

2.2.2 Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

2.2.3. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: Издательство АСВ, 2007. – 784 с.

2.2.4 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

 

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Однотрубные системы насосного водяного отопления.

Систему водяного отопления как при местном, так и при централи­зованном теплоснабжении применяют с верхним и нижним расположением магистралей, с тупиковым и попутным движением воды в них, с последова­тельным и параллельным (по направлению движения воды) соединением отопительных приборов. По последнему признаку систему называют одно­трубной, двухтрубной или бифилярной.

При разработке систем отопления конкретных зданий составляют схемы систем, различным образом сочетая в каждой схеме магистрали, сто­яки и ветви с отопительными приборами. В схеме системы отопления устанавливается взаимное расположе­ние теплообменников (котлов), циркуляционных насосов, теплопроводов, отопительных приборов и других элементов в зависимости от размещения их в здании, т. е. закрепляется топология или структура системы.

Схемы системы отопления в течение 50...70-х годов XX в. суще­ственно видоизменялись, причем общим явлением в России было вытесне­ние ранее широко распространенных двухтрубных систем однотрубными. При использовании однотрубных систем вместо двухтрубных появилась возможность уменьшить длину и массу труб, унифицировать от­дельные узлы и детали, устранить замеры в натуре, механизировать процес­сы заготовки деталей, осуществить предварительную сборку и комплектацию узлов, а в результате - сократить затраты труда и сроки монтажа сис­тем.

Потери давления в однотрубных стояках и ветвях получаются значи­тельно превышающими потери в двухтрубных стояках. При этом устанав­ливается устойчивый гидравлический режим однотрубных систем: задан­ное распределение теплоносителя по отопительным приборам сохраняется в течение всего отопительного сезона. Поэтому у приборов можно устанав­ливать регулирующие краны, предназначен­ные только для эксплуатационного (вторичного) регулирования. При запус­ке смонтированных однотрубных систем в эксплуатацию не проводят пуско-наладочного (первичного) регулирования теплоотдачи отопительных приборов, как это делают при двухтрубных системах.

Рассмотрим основные схемы однотрубных, двухтрубных и бифиляр-пых систем, практически используемые при водяном отоплении зданий .

Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой (с верх­ним расположением подающей и нижней прокладкой обратной магистра­лей) (рис. 27.1). Она выпол­нялась сначала с двусторонним (стояки 1, 2, 4), а потом и с односторонним присоединением отопительных приборов к стоякам (стояки 3 и 5). Приборные узлы делались как проточными (стояк 1), так и с замыкающими (сто­яки 2 и 3) и обходными (стояки 4 и 5) участками. Все типы стояков показаны на рис. 27.1 для примера, а в конкретной системе применяется какой-либо один (реже два) тип стояка.

Замыкающие постоянно проточные участки устраивались осевыми (стояк 2) и смещенными от оси (стояк 3), со "сжимами", т. е. с уменьшением диаметра по сравнению с диаметром основного участка стояка, и без "сжимов". Было доказано, что "сжимы" осевых замыкающих участков несу­щественно изменяют количество воды, затекающей в приборы. В большей степени увеличивается расход воды в приборах при использовании смещен­ных замыкающих участков. При этом, как уже отмечалось, обеспечивается еще и компенсация удлинения труб при нагревании межприборных участ­ков стояков.

Обходные участки (стояки 4 и 5), предназначенные для периодичес­кого использования при потребительском (эксплуатационном) регулирова­нии теплоотдачи приборов кранами типа КРТ, устраивали сначала осевыми, а затем, как правило, смещенными.

 

Рис. 27.1. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой подающей магистрали.

Ст.1 - проточный стояк; Ст.2 и Ст.3 - стояки соответственно с осевыми и смещенными замыкающими участками; Ст.4 и Ст.5 - проточно-регулируемые стояки; 1 - обратная магистраль (Т2); 2 - отопительные приборы; 3 - краны типа КРП; 4 - осевой замыкающий участок; 5 - подающая магистраль (Т1); 6 - главный стояк (Г.ст);

7 - открытый расширительный бак; 8 - смещенный замыкающий участок; 9 - проточный воздухосборник; 10 - обходной участок; 11 - краны типа КРТ; 12 - циркуляционный насос; 13 - теплообменник


Рис. 27.2 Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с нижней разводкой обеих магистралей и П-образными стояками:

Ст.1 - проточный стояк; Ст. 2 и Ст.3 - стояки со смещенными замыкающими участками; Ст.4 и Ст. 5 - проточ­но-регулируемые стояки; обозначения 1-13 - см. рис. 27.1

Вертикальная однотрубная система с нижней разводкой (с ниж­ним расположением обеих магистралей) стала распространяться с начала 60-х годов в связи с массовым строительством бесчердачных зданий (рис. 27.2). В так называемых П-образных стояках этой системы, состоящих из восходящей и нисходящей частей, применялись и проточные приборные уз­лы (стояк 1), и узлы с замыкающими участками (стояки 2 и 3), и проточно-регулируемые узлы (стояки 4 и 5). При непарных отопительных приборах "холостой" (без приборов) делали восходящую часть стояков (стояки 3 и 5). В пробках верхних радиаторов или в верхних точках стояков с конвекторами устанавливали воздушные краны. Регулирующие краны типа КРП и КРТ помещали на подводках, по которым теплоноситель подается в приборы.

В стояках по типу стояка 2 (см. рис. 27.2) при движении воды снизу вверх уменьшается затекание ее в приборы, особенно при увеличенном их сопротивлении. Поэтому предпочтение отдавалось проточно-регулируемым приборным узлам с двухсторонним присоединением приборов к трубам и смещенными обходными участками (стояк 4). В таком виде эту систему применяют в настоящее время в бесчердачных многоэтажных (три-семь этажей и более) зданиях, имеющих технические подполья или подвальные помещения.

Вертикальная однотрубная система с "опрокинутой" циркуля­цией воды (с нижним расположением подающей магистрали и верхней про­кладной обратной магистрали), изображенная на рис. 27.3, стала применять­ся с середины 60-х годов в зданиях повышенной этажности (10 этажей и более). Стояки таких систем делали проточными (стояки 1 и 3) или со смещен­ными замыкающими (стояк 4) и обходными (стояки 2 и 5) участками. Осевых замыкающих и обходных участков не применяли. Встречалось двусто­роннее присоединение приборов к стояку, например, при установке конвекторов с кожухом с двумя горизонтально расположенными греющими трубами (стояк 1). Потери давления в стояках таких систем предусматривают при расчете повышенными для обеспечения устойчивого гидравлического режима при эксплуатации.

Система с опрокинутой циркуляцией воды способствует, не в пример системе с верхней разводкой, поддержанию равномерного теплового режи­ма во всех помещениях и установке приборов одинаковой площади по вы­соте здания (когда степень охлаждения воды в стояках соответствует умень­шению теплопотерь однотипных помещений по вертикали). При проектиро­вании этой системы избегают применения колончатых радиаторов из-за преувеличения их площади при движении воды в них по схеме "снизу-вверх" (до 12...14 % по сравнению с площадью при движении по схеме "сверху-вниз"), а также установки приборов о высоким гидравлическим со­противлением в стояках с замыкающими участками.

Рис. 27.3. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с "опроки­нутой" циркуляцией воды и проточным открытым расширительным баком:

Ст.1 - проточный стояк с конвекторами с кожухом; Ст.2 и Ст.5 - проточно-регулиру­емые стояки соответственно с конвекторами без кожуха и радиаторами; Ст.3 - про­точный стояк с радиаторами; Ст.4 - стояк со смещенными к радиаторам замыкающи­ми участками; обозначения 1-13 – рис. 27.1

 

3.2 Двухтрубные и горизонтальные системы насосного водяного отопления.

Рассмотрим схемы двухтрубной системы водяного отопления, представленные на рис. 27.4, применительно к двухэтажному зданию. Слева показана часть сис­темы с верхней разводкой (рис. 27.4, а), справа - с нижней разводкой (рис. 27.4, б), причем левый из двух стояков изображен с централизованным уда­лением воздуха, а правый - с местным через воздушные краны на отопи­тельных приборах на верхнем этаже.

Рис. 27.4. Схемы вертикальной двухтрубной системы водяного отопления: а - с верх­ней разводкой подающей магистрали; б - с нижней разводкой обеих магистралей;

1 и 2 - подающие (Т1) и обратные (Т2) магистрали; 3 и 4 - соответственно подающие и обратные части стояков; 5 - отопительные приборы; 6 - краны типа КРД; 7 - глав­ный стояк (Г.ст); 8 - открытый расширительный бак; 9 - воздушная линия; 10 - воз­душные краны;

11 - соединительная труба расширительного бака; 12 - циркуляцион­ный насос;

13 - теплообменник

 

Двухтрубная система с верхней разводкой использовалась при естественной циркуляции воды, особенно при квартирном отоплении. При насосной циркуляции воды эта система устраивалась преимущественно в малоэтажных (два-три этажа) зданиях во избежание значительного вертикального теплового разре­гулирования из-за действия в двухтрубном стояке естественного давления.

Двухтрубная система с нижней разводкой применялась чаще, чем система с верхней разводкой, особенно при числе этажей в зданиях более трех и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей. При этом исходили из ее преимуществ - меньшего расхода труб и большей вертикальной гидрав­лической и тепловой устойчивости по сравнению с системой, выполненной с верхней разводкой.

Современная тенденция на значительное увеличение в системах во­дяного отопления насосного циркуляционного давления существенно со­кращает отрицательное воздействие естественного давления на гидравличе­скую устойчивость работы двухтрубных систем и расширяет область их применения. В настоящее время такие системы с нижней разводкой приме­няются и в многоэтажном строительстве.

Воздушные линии для централизованного удаления воздуха (рис. 27.4, б) устраивались только в специально обоснованных случаях, учи­тывая увеличение при этом расхода труб и их недолговечности из-за актив­ной коррозии. Как правило, систему делали с воздушными кранами в верх­них точках стояков.

Горизонтальная однотрубная система, встречавшаяся ранее в ос­новном в одноэтажных зданиях временного типа, в последнее время стала применяться для отопления сельскохозяйственных сооружений, многоэтаж­ных зданий как производственных, так и гражданских (рис. 27.5). Распрост­ранение горизонтальной системы связано с увеличением длины зданий, внедрением сборных каркасно-панельных конструкций с широким шагом колонн и удлиненными световыми проемами. Отсутствие в таких зданиях простенков и отверстий в панелях перекрытий затрудняло размещение тра­диционных вертикальных стояков. Наличие ленточных световых проемов предопределяло размещение отопительных приборов не отдельными груп­пами, а в виде цепочек (во избежание теплового дискомфорта в помещени­ях). Соединяя последовательно отопительные приборы увеличенной длины короткими трубными вставками, получали горизонтальные однотрубные ветви.

В горизонтальной однотрубной системе сокращается по сравнению с вертикальной системой протяженность теплопроводов, особенно стояков и магистралей. Немногочисленные укрупненные стояки для горизонталь­ных однотрубных ветвей (см. рис. 27.5) прокладывают во вспомогательных помещениях здания.

В горизонтальных однотрубных ветвях применяют проточные нере­гулируемые приборные узлы (ветвь I) и регулируемые узлы с осевыми за­мыкающими (ветвь III на рис. 27.5) и обходными участками. При проточных ветвях регулирование теплоотдачи в помещения осуществляют воздушны­ми клапанами в конвекторах с кожухом или общим (для всех приборов на одном этаже) регулирующим вентилем. Подобная схема применяется с на­чала 70-х годов.

При использовании в системе отопления здания высокотемператур­ной воды применяют удлиненные горизонтальные однотрубные ветви с циркуляцией постепенно охлаждающейся воды снизу вверх через приборы на разных этажах (ветвь I на рис. 27.5). Тогда высокотемпературная вода бу­дет находиться в зоне повышенного гидростатического давления, что пре­дотвратит ее вскипание.

Горизонтальная однотрубная система пригодна также для периодич­еского отопления помещений на различных этажах (например, при отлича­ющихся технологических процессах со значительными тепловыделения­ми).

В горизонтальной бифилярной системе используют трубчатые отопительные приборы - конвекторы, бетонные радиаторы приставного ти­па, ребристые и гладкие трубы (см. ветвь II на рис. 27.5). Стальные и чугун­ные радиаторы могут быть применены только при двухрядной их установ­ке. В такой системе так же, как и в однотрубной системе с проточными при­борными узлами, невозможно индивидуальное количественное регулирова­ние теплоотдачи отдельных отопительных приборов. Применяется количе­ственное регулирование теплоотдачи сразу всей цепочки приборов или ре­гулирование теплоотдачи каждого прибора "по воздуху", если устанавлива­ются конвекторы с воздушным клапаном.

Рис. 27.5. Схемы горизонтальной однотрубной системы водяного отопления:

I - про­точная ветвь для приборов, расположенных на разных этажах; II - проточная бифилярная ветвь; III - ветвь с замыкающими участками; 1 - радиаторы; 2 - воздушная труба; 3 - воздушные краны; 4 - подающий стояк; 5 - обратный стояк; 6 - запорно-регулирующая арматура; 7 - открытый расширительный бак; 8 - конвекторы двухтруб­ные; 9 - краны типа КРП; 10 - осевой замыкающий участок; 11 - обратная магист­раль; 12 - циркуляционный насос; 13 - теплообменник

 

3.3 Система отопления с естественной циркуляцией воды.

Область применения системы с естественной циркуляцией воды (гравитационной) в настоящее время, как уже известно, ограничена. Ее ис­пользуют для отопления отдельных жилых квартир, обособленных зданий (особенно в отдаленной сельской местности), зданий при не налаженном снабжении электрической энергией. Гравитационную систему применяют также в зданиях, в которых недопустимы вызываемые циркуляционными насосами и высокими скоростями воды шум и вибрация конструкций (на­пример, при точных измерениях).

Ограничение области применения связано с тем, что для циркуляции воды используется различие в гидростатическом давлении в вертикальных частях системы, которое только в высоких зданиях достигает значений, со­измеримых с давлением, создаваемым насосом.

В малоэтажных зданиях гравитационная система имеет следующие недостатки по сравнению с насосной системой водяного отопления:

- сокращенный радиус действия (до 20 м по горизонтали), обуслов­ленный небольшим циркуляционным давлением;

- повышенная первоначальная стоимость (до 5...7 % стоимости не­больших зданий) в связи с применением труб увеличенного диаметра;

- увеличенные расход металла и затраты труда на монтаж системы;

- замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости во­ды и низкого циркуляционного давления;

- повышенная опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.

Вместе с тем гравитационная система отопления обладает достоин­ствами, определяющими в отдельных случаях ее выбор:

- относительная простота устройства и эксплаутации;

- независимость действия от снабжения электрической энергией;

- низкая скорость движения теплоносителя, отсутствие циркуляци­онных насосов и соответственно шума и вибраций;

- сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации систе­ма может действовать 35...40 лет и более без капитального ремонта);

- улучшение теплового режима помещений, обусловленное действи­ем с количественным саморегулированием.

Остановимся на явлении количественного саморегулирования. В гравитационной системе создается своеобразный механизм естественного регулирования: при проведении обычного качественного регулирования, т. е. при изменении температуры воды, самопроизвольно возникает количественные изменения - изменяется расход воды. Действительно, если повы­шать температуру греющей воды при понижении температуры наружного воздуха, то в системе из-за иного распределения плотности во­ды будет увеличиваться естественное циркуляционное дав­ление, а следовательно, и количество циркулирующей воды. Одновремен­ное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания ровной температуры помещений.

В двухтрубной системе усиление или ослабление циркуляции воды в циркуляционном кольце каждого отопительного прибора изменяет теплопе­редачу в помещение, которая, взаимодействуя с теплопотерями помещения (тормозясь или возрастая), сама влияет на расход воды, изменяя температу­ру обратной воды (а с ней и циркуляционное давление). В результате в каж­дом помещении сохраняется соответствие между теплоотдачей прибора и теплопотерями, т. е. обеспечивается при действии системы отопления ров­ный тепловой режим.

В вертикальной однотрубной системе имеет место такое же количе­ственное саморегулирование, но в отличие от двухтрубной системы в цир­куляционных кольцах не каждого прибора, а уже стояков в целом с их по­следовательно соединенными приборами. При этом усиление или ослабле­ние циркуляции воды происходит более интенсивно, чем в двухтрубной си­стеме. В результате в теплый период отопительного сезона наблюдается от­клонение от необходимой теплоподачи у части приборов: при движении в стояке сверху вниз сильно уменьшенного количества воды нижние приборы несколько недогревают помещения. Это явление смягчается с увеличением числа этажей здания.

Можно сделать вывод, что при естественной циркуляции воды пре­имущество в малоэтажных зданиях следует отдавать двухтрубной системе отопления. Вертикальная однотрубная система предпочтительна в много­этажных зданиях, где благодаря увеличению естественного циркуляционно­го давления можно уменьшить диаметр труб (по сравнению с двухтрубной), а также располагать отдельные отопительные приборы ниже котла или теп­лообменника.

Схема гравитационной системы во многом подобна рассмотренной выше схеме насосной системы отопления. Перечислим лишь особенности конструкции гравитационной системы, отражающие природу ее действия.

1. Гравитационная система для улучшения циркуляции воды устраи­вается, как правило, с верхним расположением подающей магистра­ли - с верхней разводкой.

2. Расширительный бак в гравитационной системе присоединяется непосредственно к теплоизолированному главному стояку для непре­рывного удаления воздуха из системы через бак в атмосферу (без воз­духосборников и воздухоотводчиков).

3. Подающая магистраль прокладывается, как правило, под потолком верхнего этажа без тепловой изоляции с увеличенным уклоном (не менее 0,005 м/м) для сбора воздуха против направления движения во­ды к точке присоединения расширительного бака.

4. Приборные узлы выполняются для обеспечения движения воды в отопительных приборах по схеме "сверху-вниз" с це­лью повышения коэффициента теплопередачи приборов.

5. Однотрубные стояки устраиваются с замыкающими участками у приборов для уменьшения потерь давления при дви­жении воды через приборные узлы.

На рис. 27.6 изображена принципиальная схема гравитационной сис­темы водяного отопления с верхней разводкой и теплообменником, который применяют при независимом присоединении системы к наружным тепло­проводам. Показано, что наполнение и подпитка системы делаются деаэри­рованной водой из наружного обратного теплопровода без насоса, что воз­можно при достаточно высоком давлении в нем. При местном теплоснабже­нии теплообменник заменяется котлом.

 

Рис. 27.6. Схема гравитационной систе­мы водяного отопления:

1 - теплообмен­ник (или теплогенератор - водогрейный котел); 2 и 3 - наружные, соответствен­но, подающий и обратный теплопрово­ды; 4 - главный стояк; 5 - открытый рас­ширительный бак; 6 - подающая магис­траль; 7 - отопительный прибор;

8 - наполнительно-подпиточная труба; 9 - об­ратный клапан

 

Наполнение и подпитка при этом осуществляется из наружного водопровода, а при его отсутствии путем ру­чной заливки воды в расширительный бак.

Возможно применение гравитационных систем отопления с нижней разводкой обеих магистралей. Однако при этом уменьшается циркуляци­онное давление, что приводит к увеличению диаметров труб, усложняется сбор и удаление воздушных скоплений из системы. Расширительный бак в этом случае присоединен к магистрали в нижней части системы, и его мож­но использовать для удаления воздуха только при прокладке специальных воздушных труб.

Система с "опрокинутой" циркуляцией при естественной циркуля­ции воды не используется, так как в ней иногда возникает обратное движе­ние охлажденной воды в стояках.

В двухтрубной гравитационной системе отопления для создания до­статочного циркуляционного давления следует увеличивать вертикальное расстояние между нижними отопительными приборами и теплообменни­ком, доводя его хотя бы до 3 м. Если это осуществимо в отдельных зданиях, то при отоплении одноэтажных квартир и домов теплогенератор (котел) приходится располагать на одном уровне с отопительными приборами. В этих случаях рассчитывают на создание цир­куляции воды только за счет охлаждения ее в трубах.

Квартирные системы водяного отопления применяются уже бо­лее ста лет. За это время изменялись и совершенствовались котлы и их топ­ливо, трубы и отопительные приборы, использовались различные схемы, но принцип устройства и действия оставался одним и тем же: для создания ус­тойчивой циркуляции воды одна из магистралей прокладывается под потол­ком отапливаемого помещения. Охлаждение воды в этой сравнительно вы­соко расположенной над котлом магистрали и обеспечивает необходимое циркуляционное давление. Что же касается охлаждения воды в отопитель­ных приборах, то центр охлаждения в них может оказаться не только не вы­ше середины котла, но даже ниже ее, а это будет препятствовать естествен­ной циркуляции воды.

Наиболее распространена двухтрубная система, при которой подаю­щую магистраль размещают под потолком отапливаемого помещения, об­ратную прокладывают у пола или в подпольном канале. Отопительные при­боры присоединяют к трубам по схеме "сверху-вниз".

Теоретически возможна двухтрубная схема, когда не только подаю­щая, но и обратная магистрали помещаются под потолком помещения. При этом для обеспечения циркуляции воды необходимо опускать обратную ма­гистраль петлями до низа каждого отопительного прибора, что увеличивает расход труб и усложняет спуск воды из системы в процессе ее эксплуата­ции.

Можно применить также горизонтальную однотрубную схему при­соединения отопительных приборов, но и в этом случае одна из магистра­лей должна быть проложена сверху (под потолком помещений).

Для вычисления естественного циркуляционного давления в грави­тационной системе отопления необходимо знать температуру и плотность воды в различных ее точках. Следовательно, при проектировании квартир­ной системы отопления обязателен точный расчет теплопередачи через стенки труб для определения степени охлаждения протекающей в них воды. Эту особенность теплогидравлического расчета в необходимых случаях распространяют и на другие гравитационные системы отопления.

Наименьшее охлаждение воды, а, следовательно, и наименьшее есте­ственное циркуляционное давление получается в циркуляционном кольце через прибор, ближний к теплогенератору, вследствие малой длины труб. Поэтому через такой прибор, не в пример потокораспределению в насосной системе, может протекать мень­шее количество воды, чем через приборы, удаленные от теплогенератора.

При расчете площади нагревательной поверхности прибора квартир­ной системы отопления учитывают уже известные теплоотдачу труб, проло­женных в помещении, и действительную температуру воды при входе в каждый прибор и выходе из него. В этом особенность расчета приборов та­кой системы отопления.

В районах, обеспеченных устойчивым электроснабжением, квартирная систе­ма отопления может также устраиваться с циркуляционным насосом. На­сосная квартирная система отопления делается горизонтальной однотруб­ной или двухтрубной с нижней прокладкой обеих магистралей.

 

 

Лекция №28 (2 часа)

Тема: «Общие сведения о тепловых сетях. Способы прокладки тепловых сетей»

 

1 Вопросы лекции:

1.1 Классификация тепловых сетей.

1.2 Краткая характеристика тепловых сетей.

1.3 Прокладка тепловых сетей.

 

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника.- М.: Энергоатомиздат, 2006.– 432 с.

2.1.2 Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие [электронный ресурс] / Н.О. Каледина, - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г. – режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/122685

 

2.2 Дополнительная

2.2.1 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

2.2.2 Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

2.2.3. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: Издательство АСВ, 2007. – 784 с.

2.2.4 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

 

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Классификация тепловых сетей.

Тепловые сети подразделяются на магистральные, распределительные, квартальные и ответвления от магистральных и распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям. Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.

Потребители теплоты по надежности теплоснабжения делятся на три категории:

Первая категория - потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494. Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.

Вторая категория - потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 ч:

• жилых и общественных зданий до 12 °С;

• промышленных зданий до 8 °С.

Третья категория - остальные потребители.

 

3.2 Краткая характеристика тепловых сетей.

Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.

По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель – среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.

В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых - пар. В России для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.

Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными(в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно - гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой воды на ТЭЦ (или районную котельную).

К теплоносителям систем централизованного теплоснабжения предъявляют следующие требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).

Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.

При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.

В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.

При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.

В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.

На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.

 

3.3 Прокладка тепловых сетей.

На площадках промышленных предприятий следует предусматривать преимущественно наземный и надземный способы размещения инженерных сетей. При размещении тепловых сетей допускается пересечение производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. При проектировании систем теплоснабжения промпредприятий вначале выполняют проработку магистральных тепловых сетей от источника теплоснабжения по основному - магистральному направлению в соответствии с расположением основных потребителей тепловой энергии. После определения трассы магистральных тепловых сетей и увязки их с другими инженерными коммуникациями намечают ответвления к отдельным зданиям и сооружениям.

Допускается прокладка тепловых сетей по строительным конструкциям снаружи и внутри зданий, если это допустимо по условиям прочности этих конструкций и не сопровождается нарушением норм пожарной безопасности и техники безопасности, а также ухудшением освещенности рабочих мест. При надземной прокладке трубопроводов облегчается их эксплуатация, а также обнаружение и ликвидация аварий. Если по каким-либо причинам надземная прокладка невозможна, применяют подземную бесканальную, в непроходных или полупроходных каналах, в тоннелях или коллекторах.

Бесканальная прокладка тепловых сетей на территории промпредприятий не находит широкого применения вследствие высоких параметров теплоносителя - пара и ограничения допускаемой температуры теплоносителя при бесканальной прокладке - не выше 150°С. Прокладка тепловых сетей в непроходных каналах применяется в случае, когда температура теплоносителя выше 150°С или когда невозможна бесканальная прокладка по грунтовым условиям (просадочные или пучинистые грунты, высокий уровень грунтовых вод).

Прокладка тепловых сетей при рабочем давлении пара выше 2,2 МПа и температуре выше 350°С в непроходных каналах и тоннелях не допускается. Пересечение тепловыми сетями рек, автомобильных дорог, зданий и сооружений следует предусматривать, как правило, под прямым углом. При обосновании допускается пересечение под меньшим углом, но не менее 45о, а железных дорог - не менее 60о.

Пересечение дорог подземными сетями рекомендуется выполнять в полупроходных каналах или тоннелях. При прокладке теплопроводов на эстакадах компенсаторы можно размещать над проездами и дорогами с соблюдением необходимых габаритов. При пересечении тепловыми сетями железных дорог общей сети, а также рек, оврагов преимущество должно отдаваться надземной прокладке.

Лекция №29 (2 часа)

Тема: «Конструктивные элементы тепловых сетей. Трубопроводы»

 

1 Вопросы лекции:

1.1 Подвижные и неподвижные опоры.

1.2 Тепловые компенсаторы.

1.3 Подвески.

1.4 Классификация трубопроводов.

1.5 Питательные трубопроводы.

1.6 Дренажные трубопроводы.

 

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника.- М.: Энергоатомиздат, 2006.– 432 с.

2.1.2 Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие [электронный ресурс] / Н.О. Каледина, - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г. – режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/122685

 

2.2 Дополнительная

2.2.1 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

2.2.2 Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 472 с.

2.2.3. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование./ Под ред. проф. Б.М. Хрусталева – М.: Издательство АСВ, 2007. – 784 с.

2.2.4 Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. – СПб.: Политехника, 2007. – 423 с.

 

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Подвижные и неподвижные опоры.

Опоры в тепловых сетях устанавливают для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах, и передачи их на несущие конструкции или грунт. В зависимости от назначения их подразделяют на подвижные (свободные) и неподвижные (мертвые).

Подвижные опоры предназначены для восприятия весовых нагрузок теплопровода и обеспечения свободного его перемещения при температурных деформациях. Устанавливают их при всех видах прокладки, кроме бесканальной, когда теплопроводы укладывают на утрамбованный слой песка, что обеспечивает более равномерную передачу весовых нагрузок на грунт.

Теплопровод, лежащий на подвижных опорах, под действием весовых нагрузок (веса трубопровода с теплоносителем, изоляционной конструкцией и оборудованием и иногда ветровой нагрузки) прогибается и в нем возникают изгибающие напряжения, значения которых зависят от расстояния (пролета) между опорами. В связи с этим основной задачей расчета является определение максимально возможно го пролета между опорами, при котором изгибающие напряжения не превышают допустимых значений, а также величины прогиба теплопровода между опорами.

В настоящее время находят применение подвижные опоры следующих основных типов: скользящие, катковые (шариковые) (рис. 29.1) и подвесные с жесткими и пружинными подвесками.

Рис. 29.1. Подвижные опоры

а - скользящая с приваренным башмаком; б - катковая; в - скользящая с приклеенные полуцилиндром; 1 - башмак; 2 - опорная подушка; 3 - опорный полуцилиндр

 

В скользящих опорах происходит скольжение башмака (корпуса опоры), приваренного к трубопроводу, по металлической подкладке, заделанной в опорную бетонную или железобетонную подушку. В Катковых (и шариковых) опорах башмак вращает и перемещает каток (или шарики) по опорному листу, на котором предусматриваются направляющие планки и выточки для предотвращения перекосов, заеданий и выхода катка. При вращении катка (шариков) скольжение поверхностей отсутствует, вследствие чего уменьшается значение горизонтальной реакции. Места приварки башмака к трубопроводу являются опасными в коррозионном отношении, поэтому более перспективными следует считать конструкции свободных опор с хомутовыми. и приклеенными башмаками, которые устанавливают без нарушения тепловой изоляции. На рис. 29.1, в показана разработанная НИИМосстроем конструкция скользящей опоры с приклеенным опорным башмаком (полуцилиндром). Скользящие опоры являются наиболее простыми и находят широкое применение.

Подвесные опоры с жесткими подвесками применяют при надземной прокладке теплопроводов на участках, не чувствительных к перекосам: при естественной компенсации, П-образных компенсаторах.

Пружинные опоры компенсируют перекосы, вследствие чего их применяют на участках, где перекосы недопустимы, например, при сальниковых компенсаторах.

Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих участках, что устраняет возможность последовательного нарастания усилий и передачу их на оборудование и арматуру. Изготовляют эти опоры, как правило, из стали или железобетона.

Стальные неподвижные опоры (рис. 29.2, а и б) представляют собой обычно стальную несущую конструкцию (балку или швеллер), располагаемую между упорами, приваренными к трубе. Несущая конструкция защемляется в строительные конструкции камер, приваривается к мачтам, эстакадам и др.

Железобетонные неподвижные опоры обычно выполняют в виде щита (рис. 29.2,в), устанавливаемого при бесканальной прокладке на фундамент (бетонный камень) или защемляемого в основании и перекрытии каналов и камер. С обеих сторон щитовой опоры к трубопроводу приваривают опорные кольца (фланцы с косынками), через которые и передаются усилия. При этом щитовые опоры не требуют мощных фундаментов, так как усилия на них передаются центрально. При выполнении щитовых опор в каналах в них делают отверстия для пропуска воды и воздуха.

Рис 29.2 Неподвижные опоры

а — со стальной несущей конструкцией б — хомутовые· в — щитовая

 

При разработке монтажной схемы тепловых сетей неподвижные опоры устанавливают на выходе из источника тепла, на входе и выходе ЦТП, насосных подстанций и т. п. для снятия усилий на оборудование и арматуру; в местах ответвлений для устранения взаимного влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях; на поворотах трассы для устранения влияния изгибающих и крутящих моментов, возникающих при естественной компенсации. В результате указанной расстановки неподвижных опор трасса тепловых сетей разбивается на прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры трубопроводов. Для каждого из этих участков выбирают тип и требуемое число компенсаторов, в зависимости от которого определяется и число промежуточных неподвижных опор (на одно меньше, чем компенсаторов).

Максимальное расстояние между неподвижными опорами при осевых компенсаторах зависит от их компенсирующей способности. При гнутых компенсаторах, которые могут изготовляться для компенсации любых деформаций, исходят из условия сохранения прямолинейности участков и допустимых изгибающих напряжений в опасных сечениях компенсатора. В зависимости от принятой длины участка, на концах которого устанавливают неподвижные опоры, определяют его удлинение, а затем расчетом или по номограммам габаритные размеры гнутых компенсаторов и горизонтальную реакцию.

 

3.2 Тепловые компенсаторы.

Компенсационные устройства в тепловых сетях служат для устранения (или значительного уменьшения) усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб. В результате снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование и опорные конструкции.

Удлинение труб в результате теплового расширения металла определяют по формуле

где а - коэффициент линейного расширения, 1/°С; l - длина трубы, м; t - рабочая температура стенки, 0C; tм—температура монтажа, 0C.

Для компенсации удлинения труб применяют специальные устройства - компенсаторы, а также используют гибкость труб на поворотах трассы тепловых сетей (естественную компенсацию).

По принципу работы компенсаторы подразделяют на осевые и радиальные. Осевые компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих только в результате осевых удлинений. Радиальные компенсаторы устанавливают на теплосети любой конфигурации, так как они компенсируют как осевые, так и радиальные усилия. Естественная компенсация не требует установки специальных устройств, поэтому ее необходимо использовать в первую очередь.

В тепловых сетях находят применение осевые компенсаторы двух типов: сальниковые и линзовые. В сальниковых компенсаторах (рис. 29.3) температурные деформации труб приводят к перемещению стакана 1 внутри корпуса 5, между которыми для герметизации помещается сальниковая набивка 3. Зажимается набивка между упорным кольцом 4 и грундбуксой 2 при помощи болтов 6.

Рис 19.3 Сальниковые компенсаторы

а - односторонний; б - двусторонний: 1 - стакан, 2 - грундбукса, 3 - сальниковая набивка,

4 - упорное кольцо, 5 - корпус, 6 - затяжные болты

 

В качестве сальниковой набивки применяют асбестовый прографиченный шнур или термостойкую резину. В процессе работы набивка изнашивается и теряет упругость, поэтому требуются периодическая ее подтяжка (зажатие) и замена. Для возможности проведения указанных ремонтов сальниковые компенсаторы размещают в камерах.

Соединение компенсаторов с трубопроводами осуществляется сваркой. При монтаже необходимо оставлять зазор между буртом стакана и упорным кольцом корпуса, исключающий возможность возникновения растягивающих усилий в трубопроводах в случае понижения температуры ниже температуры монтажа, а также тщательно выверять осевую линию во избежание перекосов и заедания стакана в корпусе.

Сальниковые компенсаторы изготовляют односторонними и двусторонними (см. рис. 19.3, а и б). Двусторонние применяют обычно для уменьшения числа камер, так как в середине их устанавливается неподвижная опора, разделяющая участки труб, удлинения которых компенсируются каждой из сторон компенсатора.

Основными достоинствами сальниковых компенсаторов являются малые габариты (компактность) и низкие гидравлические сопротивления, вследствие чего они нашли широкое применение в тепловых сетях, особенно при подземной прокладке. В этом случае их устанавливают при dy=100 мм и более, при надземной прокладке — при dу=300 мм и более.

В линзовых компенсаторах (рис. 19.4) при температурных удлинениях труб происходит сжатие специальных упругих линз (волн). При этом обеспечивается полная герметичность в системе и не требуется обслуживания компенсаторов.

Изготовляют линзы из листовой стали или штампованных полулинз с толщиной стенки от 2,5 до 4 мм газовой сваркой. Для уменьшения гидравлических сопротивлений внутри компенсатора вдоль волн вставляется гладкая труба (рубашка).

Линзовые компенсаторы имеют относительно небольшую компенсирующую способность и большую осевую реакцию. В связи с этим для компенсации температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей устанавливают большое число волн или производят предварительную их растяжку. Применяют их обычно до давлений примерно 0,5 МПа, так как при больших давлениях возможно вспучивание волн, а повышение жесткости волн путем увеличения толщины стенок приводит к снижению их компенсирующей способности и возрастанию осевой реакции.

Ряс. 19.4. Линзовый трехволновый компенсатором

 

Естественная компенсация температурных деформаций происходит в результате изгиба трубопроводов. Гнутые участки (повороты) повышают гибкость трубопровода и увеличивают его компенсирующую способность.

При естественной компенсации на поворотах трассы температурные деформации трубопроводов приводят к поперечным смещениям участков (рис. 19.5). Величина смещения зависит от расположения неподвижных опор: чем больше длина участка, тем больше его удлинение. Это требует увеличения ширины каналов и затрудняет работу подвижных опор, а также не дает возможности применять современную бесканальную прокладку на поворотах трассы. Максимальные напряжения изгиба возникают у неподвижной опоры короткого участка, так как он смещается на большую величину.

Рис. 19.5 Схема работы Г- образного участка теплопровода

а – при одинаковых длинах плеч; б – при разных длинах плеч

К радиальным компенсаторам, применяемым в тепловых сетях, относятся гибкие и волнистые шарнирного типа. В гибких компенсаторах температурные деформации трубопроводов устраняются при помощи изгибов и кручения специально согнутых или сваренных участков труб различной конфигурации: П- и S-образных, лирообразных, омегообразных и др. Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили П-образные компенсаторы (рис. 19.6,а). Их компенсирующая способность определяется суммой деформаций по оси каждого из участков трубопроводов ∆l = ∆l/2+∆l/2. При этом максимальные изгибающие напряжения возникают в наиболее удаленном от оси трубопровода отрезке - спинке компенсатора. Последняя, изгибаясь, смещается на величину у, на которую необходимо увеличивать и габариты компенсаторной ниши.

Рис. 19.6 Схема работы П- образного компенсатора

а – без предварительной растяжки; б – с предварительной растяжкой

 

Для увеличения компенсирующей способности компенсатора или уменьшения величины смещения его устанавливают с предварительной (монтажной) растяжкой (рис. 19.6,б). При этом спинка компенсатора в нерабочем состоянии изогнута внутрь и испытывает изгибающие напряжения. При удлинении труб компенсатор приходит сначала в ненапряженное состояние, а затем уже спинка изгибается наружу и в ней возникают изгибающие напряжения обратного знака. Если в крайних положениях, т. е. при предварительной растяжке и в рабочем состоянии достигаются предельно допустимые напряжения, то компенсирующая способность компенсатора увеличивается вдвое по сравнению с компенсатором без предварительной растяжки. В случае же компенсации одинаковых температурных деформации в компенсаторе с предварительной растяжкой не будет происходить смещение спинки наружу и, следовательно, уменьшатся габариты компенсаторной ниши. Работа гибких компенсаторов других конфигураций происходит примерно таким же образом.

 

3.2 Подвески.

Подвески трубопроводов (рис 19.7) выполняются с помощью тяг 3, соединяемых непосредственно с трубами 4 (рис. 19.7, а) или с траверсой 7, к которой на хомутах 6 подвешена труба (рис. 19.7, б), а также через пружинные блоки 8 (рис. 19.7, в). Шарнирные соединения 2 обеспечивают перемещения трубопроводов. Направляющие стаканы 9 пружинных блоков, приваренные к опорным пластинам 10, позволяют исключить поперечный прогиб пружин. Натяжение подвески обеспечивается с помощью гаек.

Рис. 19.7 Подвески:

а – тяговые; б – хомутовая; в – пружинная; 1 – опорная балка; 2, 5 – шарниры; 3 – тяга;

4 – труба; 6 – хомут; 7 – траверса; 8 – пружинная подвеска; 9 – стаканы; 10 – пластины

 

3.3 Классификация трубопроводов.

В котельном агрегате элементы, находящиеся под давлением рабочего вещества (вода, пар), соединены между собой, а также с другим оборудованием системой трубопроводов. Трубопроводы состоят из труб и соединительных деталей к ним, арматуры, слу­жащей для управления и регулирования котельных агрегатов и вспо­могательного оборудования — опор и подвесных креплений труб, тепловой изоляции, компенсаторов и отводов, предусмотренных для восприятия термических удлинений трубопроводов.

Трубопроводы разделяют по назначению на главные и вспомо­гательные. К главным трубопроводам относятся питательные трубопроводы и паропроводы насыщенного и перегретого пара, к вспомогательным - дренажные, продувочные, обдувочные трубопроводы и трубопроводы для отбора проб воды, пара и т.п.

По параметрам (давлению и температуре) трубопроводы де­лятся на четыре категории (табл. 19.1).

Таблица 19.1 Категория трубопроводов водяного пара и горячей воды

К трубопроводам и арматуре предъявляются следующие основ­ные требования:

– все паропроводы для давления выше 0,07 МПа и трубопрово­ды для воды, работающие под давлением при температуре выше 115 С, независимо от степени важности должны соответствовать правилам Госгортехнадзора России;

– должна быть обеспечена надежная работа трубопроводов, безопасная для обслуживающего персонала. Следует иметь в виду, что арматура и фланцевые соединения являются наименее на­дежными деталями, особенно при высоких температуре и давле­нии, поэтому для повышения надежности, а также для сниже­ния стоимости оборудования следует уменьшать их использова­ние;

– система трубопроводов должна быть простой, наглядной и обеспечивать возможность легкого и безопасного переключения во время эксплуатации;

– потеря давления рабочего тела и потеря теплоты в окружаю­щую среду должны быть по возможности минимальными. С учетом этого необходимо выбирать диаметр трубопровода, конструкцию и размер арматуры, качество и тип изоляции.

 

3.4 Питательные трубопроводы.

Схема питательных трубопроводов должна обеспечить полную надежность питания котлов водой в нормальных и аварийных ус­ловиях. Для питания паровых котлов паропроизводительностью до 40 т/ч допускается один питательный трубопровод; для котлов боль­шей производительности необходимы два трубопровода, чтобы в случае выхода из строя одного из них можно было бы пользоваться вторым.

Питательные трубопроводы монтируются так, чтобы от любого насоса, имеющегося в котельной, можно было подавать воду в любой котельный агрегат как по одной, так и по другой питатель­ной линии.

На питательных трубопроводах должны находиться запорные устройства перед насосом и за ним, а непосредственно перед кот­лом — обратный клапан и вентиль. Все вновь изготовляемые паро­вые котлы паропроизводительностью от 2 т/ч и выше, а также котлы, находящиеся в э

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра Энергообеспечение с х... КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Мероприятий для сбора и удаления газов из систем отопления

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Твердое топливо
Наиболее распространенными видами твердого топлива являются бурые и каменные угли, антрациты, горючие сланцы, древесина и торф. Бурые угли не спекаются, отличаются большим выходом летучих

Газообразное топливо
Горючие газы, употребляемые как топливо, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природным относятся газы, добываемые из недр Земли, а к искусств

Типы топочных устройств
топки

Влияние энергетики на природную среду и климат
Все процессы, связанные с преобразованием энергии, в частности, производство, транспортировка, переработка и сжигание органического топлива, являются мощным источником антропогенного воздей

Смоченные пористые фильтры
Смачивание фильтров малоиспаряющимися вязкими жидкостями повышает их эффективность. Для смачивания фильтров рекомендуется применять следующие сорта масел;

Электрические пылеуловители и фильтры
Электрические пылеуловители и фильтры очищают воздух от взвешенных в нем частиц (пыль, туман и дым) путем ионизации их при прохождении через электрическое поле. Фильтры такого типа также называются

Устройство калориферов
Гладкотрубные калориферы (рис19.2) выполнены из стальных трубок диаметром 20—32 мм. Трубки калорифера 1 могут быть расположены в коридорном или в шахматном порядке. Концы их вварены в трубны

Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводи

Регулирование теплопередачи отопительных приборов
Теплопотребности помещений, выявленные в расчетных условиях, определяют площадь отопительных приборов. Площадь является постоянной характеристикой каждого установленного прибора. Между тем, известн

Размещение подводок
Размещение подводки зависит от вида прибо­ра и положения труб в системе отопления. Для унификации деталей подводок и стояков часто используют односторонние горизонтальные подводки постоянной

Размещение стояков
Размещение стояков – соединительных труб между магистралями и подводками – зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление с

Размещение магистралей
Размещение магистрали – соединительной трубы между местным тепловым пунктом и стояками – зависит от назначения и ширины здания, а также вида принятой системы отопления. В производст

Обоснование необходимости удаления воздуха из системы отопления
В системах центрального отопления, особенно водяного, скопления воздуха (точнее газов) нарушают циркуляцию теплоносителя и вызывают шум и коррозию. Воздух в системы отопления попадает различными пу

Закон движения воздушных пузырьков
Форма газовых скоплений в воде в свободном состоянии различна. Лишь пузырьки с диаметром сечения не более 1 мм имеют форму шара. С увеличением объема пузырьки сплющиваются, принимая эллипсоидную и

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги