ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Брянский государственный инженерно-технологический университет»
Кафедра энергетики и автоматизации производственных процессов
Методические указания по выполнению
Контрольной работы
по дисциплине «Проектирование современных инженерных сетей».
для студентов заочной формы обучения направление подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство »
Брянск 2018
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Брянский государственный инженерно-технологический университет»
Кафедра энергетики и автоматизации производственных процессов
Утверждена научно-методическим
советом БГИТУ
Протокол ___ от «____» 20__ г.
Методические указания по выполнению
Контрольной работы
по дисциплине «Проектирование современных инженерных сетей».
для студентов заочной формы обучения направление подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство »
Брянск 2018
|
|
|
УДК 62-585.2
| Составитель:УльяновА.А. | доцент кафедры энергетики и автоматизации производственных процессов Брянского государственного инженерно- технологического университета |
Указания включают техническое и методическое обеспечение, содержание работы. Устанавливают методику и порядок выполнения контрольной работы, требования к выполнению и оформлению.
| Рецензент : Шилин Б.И.– | доцент кафедры энергетики и автоматизации производственных процессов Брянского государственного инженерно-технологического университета |
Рекомендовано учебно-методической комиссией строительного института
Протокол№ от 20 г.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ. 6
1 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ.. 6
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ.. 10
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ.. 15
3.1 Метод коэффициента использования. 15
3.2 Точечный метод расчета. 16
4 РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.. 18
ВВЕДЕНИЕ
Контрольная работа выполняется в тетради с соблюдением основных требований и стандарта к оформлению текстовой документации. Все данные, необходимые для выполнения задания, но не приведенные в исходных данных, принимаются студентом самостоятельно по рекомендованной учебной или справочной литературе.
|
|
|
Вычисление всех величин должно быть дано в «развернутом» виде, т.е. сначала приводится формула в общем виде, даются пояснения по всем входящим величинам, указывается источник, по которому они принимаются, затем подставляются численные значения величин и производится вычисление результата. Все расчеты ведутся в системе «СИ».
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Потеря напора на участке трубопровода , м:
δН = S 
V2 , (1.1)
где V – расход воды, м3/с;
S – сопротивление участка трубопровода или сети, м ∙ с2/м6. Сопротивление участка трубопровода, м ∙ с2/м6:
 ,
| (1.2) |
где l, lЭ – длина трубопровода и эквивалентная длина местных сопротивлений, м;
d – внутренний диаметр трубопровода, м;
АS – постоянный коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости трубопровода и от системы единиц.
Проводимость участка трубопровода или сети, м3/(с · м0,5):
 .
| (1.3) |
Суммарное сопротивление S трех последовательно соединенных участков с сопротивлениями S1 , S2 , S3:
|
|
|
S = S1 + S2 + S3 . (1.4)
Суммарная проводимость а трех параллельно соединенных уча- стков с проводимостями а1 , а2 , а 3:
а = а1 + а2 + а 3 . (1.5)
Приближенное уравнение рабочего участка характеристики центро- бежного насоса при постоянной частоте вращения:
Н = НО – SО∙V2 , (1.6)
где Н и НО – напор насоса при подаче VО= 0 и при V ≠ 0, м; SО – условное внутреннее сопротивление насоса, м∙с2/м6.
Мощность насоса при номинальном режиме и при расходах воды, отличных от номинального (ρ = 1000 кг/м3), кВт:
 ,
| (1.7) |
 ,
| (1.8) |
где NН и N – мощности насоса в номинальном и отличном от номинального режимах, кВт;
VН – подача насоса в номинальном режиме, м3/с; НН – напор насоса в том же режиме, м;
ηН – КПД насоса в номинальном режиме;
х = NХ / NН – коэффициент холостого хода;
NХ – мощность насоса при холостом ходе, кВт.
Внутреннее сопротивление параллельно включенных n насосов:
 .
| (1.9) |
Коэффициент гидравлической устойчивости системы:
 ,
| (1.10) |
где VК – расход сетевой воды у концевого потребителя, м3/с;
|
|
|
VМАКС – расход сетевой воды в подающем коллекторе источника тепла, м3/с;
ΔНК – располагаемый напор у концевого потребителя, м; НСН – напор, развиваемый сетевым насосом, м.
Задача 1.1
Определить пропускную способность транзитного двухтрубного теплопровода длиною (в двух направлениях) l1 с внутренним диаметром труб d1, на конце которого имеется перемычка длиною l2 с внутренним диаметром d2 . На перемычке установлена задвижка, причем эта задвижка при расчете принимается полностью открытой.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений трубопровода в двух направлениях Σξ1 и перемычки вместе с задвижкой Σξ2 . Разность напоров на коллекторах станции ΔН . Эквивалентная шероховатость труб kЭ мм.
|
Заданная величина | Номер варианта | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| l1 м | 1000 | 1200 | 1500 | 1800 | 2200 | 2500 | 2800 | 3000 | 3500 | 4000 | |
| d1 мм | 100 | 150 | 207 | 259 | 408 | 514 | 612 | 700 | 800 | 898 | |
| l2 м | 1 | 1 | 1 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | |
| d 2 мм | 50 | 50 | 50 | 100 | 100 | 150 | 207 | 207 | 259 | 309 | |
| Σξ1 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 | |
| Σξ2 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | |
| ΔН, м вод. ст. | 50 | 55 | 60 | 62 | 65 | 70 | 72 | 75 | 80 | 85 | |
| kЭ, мм | 0,2 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
ВНИМАНИЕ! Значения l1 , d 1, l 2 , d 2 – принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки, а значения Σξ1, Σξ2, ΔН, kЭ - по последней
Задач a 1.2
Схема водяной сети с двумя потребителями изображена на рисунке 1. Там же сплошными линиями изображен график напоров при нормальном режиме воды у каждого потребителя V'1 = V'2 .
Определить коэффициент гидравлической устойчивости системы потребителя 2, а также расход воды у потребителя 2 и степень изменения расхода воды у потребителя 2 при выключении потребителя 1.
Построить также график напоров для нового режима. Для обоих режимов напор, создаваемый сетевым насосом на станции, при расчете принять постоянным и равным НСН .
Авторегуляторы на вводах потребителей отсутствуют. Диаметры подающих и обратных трубопроводов участков равны.
|
Заданная величина | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| V'1= V'2, м3/с | 0,5 | 0,60 | 0,80 | 0,10 | 0,70 | 0,90 | 0,15 | 0,11 | 0,9 | 0,6 |
| ΔН, м вод. ст. | 0,5 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 0,7 | 0,8 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,1 |
ВНИМАНИЕ! Значения V'1= V'2 – принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки, а значения Δ Н - по последней
Рисунок 1- Схема к задаче 1.2
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Удельные тепловые потери надземных теплопроводов и однотрубного подземного теплопровода, Вт/м:
 ,
| (2.1) |
где τТ – температура теплоносителя, °С;
tО – температура окружающей среды, °С;
RТ.О = RВ + RСТ + RИ + RН – суммарное термическое сопротивление в интервале температур от τТ до tО, м ∙ °С/Вт;
RВ, RН – термическое сопротивление внутренней и наружной поверхностей, м ∙ °С/Вт;
RСТ, RИ – термическое сопротивление стенки трубы и слоя изоляции, м ∙ °С/Вт.
Термическое сопротивление цилиндрической (внутренней или наружной) поверхности, м∙°С/Вт:
 ,
| (2.2) |
где d – внутренний или наружный диаметр поверхности, м;
α – коэффициент теплоотдачи на внутренней или наружной поверхности, Вт/(м3·°С).
Термическое сопротивление однородного цилиндрического слоя, м∙°С/Вт:
 ,
| (2.3) |
где λ – теплопроводность материала слоя, Вт/(м · °С); d1 , d2 – внутренний и наружный диаметры слоя, м.
Термическое сопротивление грунта, м ∙ °С/Вт:
 ,
| (2.4) |
где λГР – теплопроводность грунта, Вт/ (м · °С); h – глубина заложения оси теплопровода, м; d – диаметр теплопровода, м.
При h / d > 2
.
Удельные тепловые потери двухтрубного бесканального теплопровода:
 ,
| (2.5) |
 ,
| (2.6) |
где q1 , q2 – удельные тепловые потери первой и второй труб, Вт/м;
τ1 , τ2 – температура теплоносителя в первой и второй трубах, °С; tО – температура грунта на глубине оси теплопровода, ºС;
R1, R2 – суммарное термическое сопротивление (изоляции и грунта) первой и второй труб, м ∙ °С/Вт;
RО – условное дополнительное термическое сопротивление, учитыва- ющее взаимное влияние соседних труб, м ∙ °С/Вт:
 ,
| (2.7) |
где b – горизонтальное расстояние между осями труб, м.
Температура воздуха в канале многотрубного теплопровода с температурами теплоносителя каждого теплопровода τ1, τ2, …. , τn и термическими сопротивлениями изоляционной конструкции R1, R2, …. , Rn:
| , | (2.8) |
где RК.О = RnК + RСТ.К + RГР – суммарное термическое сопротивление внутренней поверхности канала, стенок канала и грунта, м ∙ °С/Вт.
Температура наружной поверхности первого слоя двухслойной тепловой изоляции при температуре теплоносителя τ и окружающей среды tО:
 ,
| (2.9) |
где RИ1, RИ2 – термические сопротивления первого и второго (если считать от поверхности трубы) слоев изоляции, м ∙ °С/Вт;
RН – термическое сопротивление наружной поверхности изоляции, м ∙ °С/Вт.
Температура в произвольной точке грунта вокруг одиночного бесканального теплопровода при удалении данной точки на величину х от вертикальной оси трубопровода и на величину у от поверхности грунта, °С:
 ,
| (2.10) |
где RТ.О – суммарное термическое сопротивление тепловой изоляции и грунта.
Температура в произвольной точке грунта вокруг двухтрубного бесканального теплопровода при удалении данной точки от вертикальной оси трубы с более высокой температурой на значение х и от поверхности грунта – на значение у, °С:
 .
| (2.11) |
Для подземных теплопроводов глубокого заложения (h / d > 2) в формулах (2.1), (2.5), (2.6), (2.8), (2.10) и (2.11) температура tО принимается равной естественной температуре грунта на глубине заложения оси теплопровода (tО = tГР).
Для подземных теплопроводов мелкого заложения (h / d < 2) за температуру окружающей среды tО принимается температура наружного воздуха tН. В этом случае в формулы (2.4), (2.7), (2.10) и (2.11) необходимо подставлять не действительные, а приведенные глубины заложения hП = h + hФ и уП = у + уФ. Здесь hФ = λГР / αО – фиктивный слой грунта, αО – коэффициент теплоотдачи на поверхности грунта.
Полные тепловые потери теплопровода длиной l, Вт:
Q = q l (1 + β) , (2.12)
где β – коэффициент местных потерь теплоты.
Температура в конце участка (при отсутствии изменения агрегатного состояния теплоносителя):
 ,
| (2.13) |
 .
| (2.14) |
Здесь τ1 , τ2 – температуры теплоносителя в начале и конце участка, ºС; l – длина теплопровода, м;
R – суммарное термическое сопротивление тепловой изоляции, стенки канала и грунта, м ∙°С/Вт;
G – расход теплоносителя, кг/с;
с – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг · °С). Эквивалентный внутренний диаметр канала, м:
| , (2.15) |
где F – сечение канала, м2
Р – смоченный периметр канала, м.
Коэффициент эффективности тепловой изоляции:
| , (2.16) |
где QНИ – потери тепла неизолированного трубопровода, Вт, ккал/ч; QИ – потери тепла изолированного трубопровода, Вт, ккал/ч.
Задача 2.1
Определить тепловые потери 1 м паропровода диаметром d / dВН , проложенного на открытом воздухе с температурой tO . Средняя скорость движения воздуха w . По паропроводу передается насыщенный пар с температурой τ . Тепловая изоляция паропровода имеет толщину δИ и теплопроводность λИ .
При расчете принять коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы αВ , а коэффициент лучеиспускания поверхности изоляции С . Теплопроводность стенки стальной трубы λТР .
|
Заданная величина | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| d / dВН мм | 108/ 100 | 159/ 150 | 219/ 207 | 325/ 309 | 426/ 408 | 529/ 511 | 630/ 612 | 720/ 700 | 820/ 802 | 920/ 902 |
| tO , °С | -20 | -15 | -10 | -8 | -5 | -2 | 0 | 5 | 10 | 15 |
| w, м/с | 3 | 4 | 5 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 15 |
| τ, °С | 130 | 140 | 150 | 150 | 160 | 170 | 180 | 200 | 220 | 250 |
| δИ , мм | 60 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 110 | 120 |
| λИ, Вт/(м∙°С) | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| αВ ,Вт/(м2·°С) | 8000 | 8300 | 8500 | 8700 | 9000 | 9200 | 9500 | 9800 | 9900 | 9900 |
| С, Вт/(м2∙К4) | 4,6 | 4,7 | 4,8 | 4,9 | 5,0 | 5,1 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,2 |
| λТР, Вт/(м·°С) | 50 | 52 | 54 | 56 | 58 | 60 | 62 | 63 | 64 | 65 |
ВНИМАНИЕ! Значения d / dВН , tO, w , τ – принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки, а значения δ И , λ И , αВ, С , λТР - по последней
Задач a 2.2
Для условий задачи 2.1 при длине паропровода l определить тепловые потери паропровода, коэффициент эффективности тепловой изоляции и количество выпадающего конденсата.
Среднее абсолютное давление пара р. При расчете принять: коэффициент местных потерь теплоты β = 0,25; удельные тепловые потери изолированного паропровода qИ , неизолированного паропровода qНИ .
|
Заданная величина | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| l, м | 0,5 | 0,8 | 1,0 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 0,7 |
| р, МПа | 0,8 | 0,5 | 0,6 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,4 |
| qИ, Вт/м | 1,2 | 1,1 | 1,6 | 1,4 | 1,3 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 2,0 | 1,4 |
| qНИ, Вт/м | 35 | 45 | 30 | 60 | 45 | 30 | 60 | 45 | 30 | 55 |
ВНИМАНИЕ! Значения l , р – принимаются по предпоследней цифре зачетной книжки, а значения q И , qНИ - по последней
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 241; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!