8677
.pdf
31
Удельные потери давления на трение в отличие от водяных сетей, в паропроводах определяют по располагаемому перепаду давления. При этом скорость движения насыщенного пара не следует принимать выше следующих значений: при условном проходе труб dу £ 200 мм, скорость движения пара до 35 м/с, dу > 200 мм - 60 м/с. Скорости в ответвлениях могут быть увеличены на 30%.
6.2.2.Последовательность гидравлического расчета
1.Определяют ориентировочное допустимое значение удельных потерь на трение на участке
P |
= |
( P - Р |
) × 106 |
,LLПа / м |
|
|
н |
к |
|||
l |
∑ l( 1 |
+ α ) |
|||
|
|
||||
где Рн и Рк - в МПа |
|
|
|
|
∑l - суммарная длина участков
α- доля потерь давления в местных сопротивлениях, принимается в частности, равной 0,5 при магистрали с П-образными компенсаторами из гнутых отводов; 0,7 - с сварными отводами, для труб d<300
2.По таблицам для насыщенного (или перегретого) пара находят его плотность при давлении в начале и конце участка и определяют среднюю плотность пара на участке
ρ= ρ н + ρ к ,LLкг / м3
ср 2
3. По принятым удельным потерям давления и расходу пара на участке по соответствующим номограммам находят диаметр паропровода. Т.к. номограмма составлена для пара с какой-то определенной плотностью, в частности, ρп=2,45 кг/м3, предварительно пересчитывают допускаемое удельное падение на табличную плотность
( |
P ) |
= |
P × |
ρ |
|
ρ |
|||||
|
l т |
|
l |
||
|
|
|
|
т |
|
32 |
Для полученного значения ( |
P ) и расхода пара в кг/с определяют |
|
l т |
диаметр паропровода, скорость пара и фактическое табличное значение удельных потерь.
4. Определяют действительные потери давления и скорость движения
пара
P = ( |
P ) × |
ρт |
, |
Па/м |
|||||
ρ |
|||||||||
l |
l |
т |
|
|
|
||||
w = w |
т |
× |
ρт |
|
, |
м/с |
|||
|
|||||||||
|
|
|
|
ρ |
|
|
|||
5. Определяют суммарные потери давления на участке
Pуч = P × lпр = |
P ( l + l экв ) , Па |
l |
l |
l экв определяется аналогично как при расчете водяных тепловых сетей
6. Определяется давление пара в конце участка
Рк= Рн - Руч
Полученное значение Рк сравнивается с принятым в начале расчета. Если разница составляет не >5%, расчет можно считать законченным.
Если расхождение больше, расчет следует повторить, задавшись новым значением давления.
Результаты расчета заносят в таблицу. Форма таблицы приведена в (11)
6.3.Гидравлический расчет конденсатопроводов
Взависимости от условий работы конденсатопроводы делятся на сборные и напорные.
После того, как пар в теплообменном аппарате отдаст скрытую теплоту парообразования и сконденсируется, он через конденсатоотводчик поступает в сборный конденсатопровод. При этом температура пара и конденсата, находящихся в одном объеме в пароиспользующем аппарате при постоянном давлении, остается неизменной и равной температуре насыщения. Соответственно
33
конденсат и после конденсатоотводчика имеет температуру выше 100 ° С. При движении такого конденсата через конденсатоотводчик из-за имеющих место гидравлических сопротивлений происходит снижение давления в конденсатопроводе, следствием чего является вторичное вскипание конденсата с образованием пара. При этом давление за конденсатоотводчиком в зависимости от его конструкции может быть равным (0,5-0,7)р1, но не меньше р1' = ркрит. = 0,5 р1, где р1 - давление пара в паропроводе или пароиспользующем аппарате.
Такой же процесс вторичного парообразования протекает и далее при движении конденсата по трубопроводу так же вследствие падения давления. В результате по конденсатопроводу движется пароводяная смесь, плотность которой зависит от начальной температуры конденсата, протяженности конденсатной сети, количества местных сопротивлений, но она всегда меньше плотности воды.
Обычно в таком режиме работают конденсатопроводы, по которым непереохлажденный конденсат от потребителей поступает в сборный бак, где поддерживается температура около 100 ° С.
Иногда при незначительном удалении потребителей пара от котельной и достаточно высоком давлении пара возможен возврат конденсата под остаточным давлением после конденсатоотводчика, минуя сборный бак.
6.3.1.Гидравлический расчет трубопроводов непереохлажденного конденсата
При гидравлическом расчете трубопроводов непереохлажденного конденсата необходимо учитывать среднюю плотность пароводяной смеси на рассчитываемом участке.
Количество пара вторичного вскипания определяют по падению энтальпии конденсата.
χ = i1 − i2 , r2
|
|
|
|
|
|
34 |
где |
χ |
= |
Gn |
- степень сухости пара, |
||
|
G |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Gп |
и G - |
массовые расходы пара вторичного вскипания и конденсата |
||||
(вместе с паром) в конденсатопроводе, |
||||||
i1, |
i2 |
- |
энтальпия воды на линии насыщения при р1 и р2 в кДж/кг, |
|||
r2 - |
скрытая теплота парообразования при р2 в кДж/кг |
|||||
р1 - давления перед конденсатоотводчиком, принимаемое по давлению пара в пароиспользующем аппарате или в паропроводе в МПа,
р2 - давление в конце расчетного участка трубопровода пароводяной смеси (сборном баке конденсата, в точке разветвления трубопроводов) в МПа; при свободном сливе конденсата давление р2 принимают равным атмосферному.
Плотность пароводяной смеси определяют как отношение общей ее массы к сумме объемов жидкости и сухого пара при давлении р2.
ρ = |
|
G |
= |
ρ'2 × ρ"2 |
, |
кг/м |
3 |
||
G − Gn |
+ |
Gn |
χ × ( ρ'2 − ρ"2 ) + ρ"2 |
|
|||||
|
|
ρ"2 |
|
|
|
|
|||
|
ρ'2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где ρ' и ρ" |
- плотности воды на линии насыщения и сухого пара при |
||||||||
давлении р2.
Гидравлический расчет таких конденсатопроводов производят так же, как и водяных тепловых сетей, но с учетом средней плотности пароводяной смеси. От участка к участку давление будет падать и плотность изменяться, что следует учитывать при расчете.
Удельные потери давления на трение при гидравлическом расчете сборных конденсатопроводов определяют по располагаемому перепаду давления, но при скорости пароводяной смеси не более скорости для насыщенного пара.
Располагаемое падение давления Δр определяют с учетом разности геодезических отметок начала и конца расчетного участка.
p = [( pн − рк ) + ρсм × g( zн − zк )]
где рн, рк - давление в начале и конце участка;
35
при расчете за рн следует принимать давление р1', т.е. давление за конденсатоотводчиком, а за рк - давление р2, т.е. давление в сборном баке, точке ответвления и т.п.,
ρсм - плотность движущейся пароводяной смеси, g - ускорение свободного падения, м/с2,
zн, zк - геодезические отметки начала и конца участка, м.
6.3.2. Гидравлический расчет трубопроводов охлажденного конденсата
Если же после пароводяного подогревателя конденсат охлаждается в водоводяном теплообменном аппарате или расхолаживается в сборном конденсатном баке до температуры около 100 ° С, то гидравлический расчет конденсатопроводов, транспортирующих такой конденсат, выполняется как обычных водяных тепловых сетей, принимая удельные потери давления на трение до
100 Па/м.
При выполнении гидравлического расчета конденсатопроводов следует пользоваться таблицами, составленными для значения Кэ = 0,001 м, ρ = 958,4 кг/м3 или номограммой, составленной для значений Кэ = 0,001 м, ρв = 975 кг/м3 с обязательным последующим пересчетом полученных значений скоростей и удельных потерь давления на фактическую плотность пароводяной смеси на рассчитываемом участке.
Значение энтальпий воды и пара, плотностей и скрытой теплоты парообразования принимают по таблице "Термодинамические свойства сухого насыщенного пара и воды на линии насыщения".
7. Паровые вводы (теплопункты) предприятий. Схема и подбор оборудования системы пароснабжения
На территории промышленных предприятий имеется значительное
36
количество различных местных систем, а паровой ввод предприятие имеет, обычно, один. Этот ввод, называемый центральным или групповым тепловым пунктом (ЦТП или ГТП), размещается, как правило, в отдельно стоящем здании. В тепловом пункте организуется регистрация, учет, контроль параметров теплоносителя и распределение его по отдельным системам или внутренним сетям предприятия. При необходимости на ЦТП производится изменение параметров теплоносителя (давление, температура). Возможно приготовление горячей воды для систем горячего водоснабжения. Здесь же собирается конденсат, возвращаемый от отдельных систем и сетей предприятия.
Кроме ЦТП на предприятии могут быть и внутрицеховые (вторичные) тепловые пункты, в которых организуется хозрасчетный учет количества полученной теплоты, сбор конденсата от отдельного пароиспользующего оборудования.
На рис. 8 приведена наиболее характерная схема парового ввода предприятия.
Для снижения давления пара применяются регулирующие клапаны. Простейшим является пружинный редукционный клапан 18ч2бр.
37
Рис. 6 Схема парового ввода предприятия.
1 - конденсатный бак; 2 - конденсатные насосы; 3 - пароводяной теплообменник; 4 - водоводяной теплообменник; 5 -паровой коллектор; 6 - насос исходной воды;
7 - редукционный клапан; 8 - водомер; 9- конденсатоотводчик; 10 - предохранительный клапан.
38
7.1. Расчет регулирующих клапанов
Клапаны применяются на трубопроводах для воды и пара и предназначаются для автоматического поддержания заданного давления.
К основным характеристикам клапана наряду с величиной условного давления относится условная пропускная способность (коэффициент пропускной способности Кvy) – величина, численно равная расходу среды м3/ч плотностью 1000кг/м3, протекающей через клапан, при перепаде давления в нем 0,1
(1) и условном ходе hу плунжера клапана.
Расход среды (пропускная способность) клапана определяется по форму-
ле:
P × γ1 , т/ч,
где В – коэффициент, учитывающий физико-химические свойства пара при рабочих параметрах перед клапаном. Значение этого коэффициента изменяется в следующих пределах:
Р1+0,1 (Р1 +1) |
|
|
Пар насыщенный |
|
|
Пар перегретый |
||||||
МПа (кгс/см2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0,2(2) |
0,6(6) |
1,0(10) |
1,5(15) |
2,0(20) |
|
0,2(2) |
1,0(10) |
2,0(20) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
0,530 |
0,515 |
0,510 |
0,505 |
0,500 |
|
0,480 |
0,490 |
0,495 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кvy |
- |
условная пропускная способность (коэффициент пропускной спо- |
||||||||||
собности) т/ч (м3/ч); |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ΔР=Р1 – Р2 - перепад давления на клапане, кгс/см2; |
|
|
|
|||||||||
Р1 |
– |
абсолютное давление до клапана кгс/см2; |
|
|
|
|||||||
Р2 |
– |
абсолютное давление после клапана, кгс/см2; |
|
|
|
|||||||
γ1 – плотность рабочей среды при рабочих параметрах Р1 и t1, г/см3. Значение Кvy , полученное опытным путем, приводится в технической
характеристике клапанов.
39
Задача расчета сводится к определению требуемой величины Кvy для конкретных условий, а затем по ней выбирается клапан соответствующего типа и диаметра.
K vy |
= |
|
G |
|
|
,т/ч |
|
|
|
|
|
||||
B × |
P ×γ |
1 |
|||||
|
|
|
|
На паропроводах до редукционного клапана и за ним должны быть установлены запорные вентили с обводным устройством, а за клапаном должны быть установлены предохранительный клапан и манометр для контроля давления на линии редуцированного пара. Клапан устанавливается на горизонтальном трубопроводе в вертикальном положении пружиной вниз.
Пример – Подбор редукционного клапана.
Требуется подобрать редукционный клапан для снижения давления
насыщенного пара с Р1 = 4,5 кгс/см2 до |
Р2 = 3,0 кгс/см2 |
(абсолютное); |
||||||||
расход пара – 2,5 т/ч. |
|
|
|
|
|
|
||||
Решение |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Находим значение коэффициента В для начальных параметров пара – |
|||||||||
В = 0,521. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Определяем |
плотность |
пара |
также |
|||||
|
|
для начальных параметров пара γ1 = 2,373 |
||||||||
|
|
кг/м3 = 2,373 × 10 -3 г/см3. |
|
|
|
|
||||
|
|
K vy = |
|
|
2,5 |
|
|
= 79,96 т/ч |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||||
(4,5 - 3,0) × 2,373 × 10 -3 |
||||||||||
0,521 × |
|
|
|
|||||||
|
|
Подставляем полученные значения В и γ1 в |
||||||||
|
|
формулу |
для |
определения |
Кvy |
|||||
|
Рис. 7. Регулирующий |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
клапан 18ч2бр |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40
По найденному значению Кvy выбираем клапан редукционный пружинный фланцевый чугунный типа 18ч2бр.
Данные клапаны предназначены для установки на трубопроводах для снижения давления и поддержания пониженного давления воды и пара с рабочей температурой до 2250С, на рабочее давление Рр = 1,45 МПа (Ру = 1,6 МПа).
Выпускаются клапаны этого типа следующих диаметров и имеют следующие максимальные значения коэффициента пропускной способности.
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
Основные габаритные размеры клапана 18ч2бр |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Условный |
|
|
|
|
|
|
проход Dу, |
L, мм |
Н, мм |
h, мм |
Кvу, т/ч |
Масса, кг |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
25 |
135 |
285 |
67 |
3,7 |
6,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
200 |
418 |
90 |
15 |
17,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
260 |
585 |
160 |
38 |
44,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
300 |
645 |
175 |
59,5 |
61,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
125 |
350 |
742 |
204 |
93 |
93,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
400 |
855 |
210 |
133 |
122,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
По табл. 12 выбираем ближайший типоразмер клапана Ду 125 мм, имеющий коэффициент пропускной способности, равный 93,23 т/ч, что больше требуемых 79,96 т/ч.
7.2. Подбор предохранительных клапанов
Клапаны предохранительные предназначены для обеспечения безопасной эксплуатации установок и предотвращения аварий. Применяются на резервуарах, котлах, емкостях, сосудах или трубопроводах для автоматического выпуска (сброса) жидких, газообразных сред и пара из системы при превышении давления в ней свыше допустимого в атмосферу или в систему пониженного давления.
Предохранительные клапаны подбираются по пропускной способности. Пропускная способность предохранительных клапанов, устанавливае-