2. Расчет схемы

1. Плотность и динамическая вязкость воды у потребителей

К потребителю I подается холодная вода с температурой t₁=16С. Избыточное давление воды р_g,изб = 0,75 бар =0,075 МПа. Принимаем, что атмосферное давление р₀ = 0,1 МПа. Отсюда абсолютное давление воды р_g,абс = 0,175 МПа.

В табл. П11 приведены значения параметров воды для абсолютных давлений 0,1 МПа, 2 МПа и температуры 20С и 10С :

(0,1;10) = 999,7 кг/м³; (0,1;20) = 998,3 кг/м³;

(2;10) = 1007 кг/м³; (2;20) = 999,2 кг/м³;

(0,1;10) = 1308∙10^-6 Па∙с; (0,1;20) = 1003∙10^-6 Па∙с;

(2;10) = 1306∙10^-6 Па∙с; (2;20) = 1002∙10^-6 Па∙с;

Определим значения плотности и вязкости воды для р=0,195 МПа и t=20С линейной интерполяцией по формуле

.

Здесь x₁, x₂, y₁, y₂ – соответственно значения аргумента и функции в ближайших ячейках таблицы; х – заданное значение аргумента; у – искомое значение функции. Так как характеристики воды зависят от двух параметров (температуры и давления), но температура совпадает с температурой указанной в П11, то проведем интерполяцию по давлению.

К потребителю II вода поступает с температурой t_k = 93С при абсолютном давлении 1,56 бар или 0,156 МПа. Из табл. П10 находим ближайшие значения

(0,1;90) = 965,2 кг/м³; (0,1;100) = 958,4 кг/м³;

(2;90) = 966,0 кг/м³; (2;100) = 959,0 кг/м³;

(0,1;90) = 315∙10^-6 Па∙с; (0,1;100) = 282,1∙10^-6 Па∙с;

(2;90) = 315,56∙10^-6 Па∙с; (2;100) = 282,7∙10^-6 Па∙с;

Аналогичным образом получаем

2. Трубопровод 5

Для этой схемы безразлично, с какого участка начинать расчет. Рассмотрим участок трубопровода 5 от потребителя II (точка m) до подогревателя (точка k). В период максимального водопотребления расход холодной воды к потребителю II составляет q₂=60 л/с= 0,06 м³/с. После нагревания до температуры 93С плотность воды снижается, а объемный расход увеличивается до значения

.

Первоначально принимаем скорость воды в этом трубопроводе v₅ = 1 м/с. Находим площадь внутреннего сечения трубы

.

Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода

.

Из табл. П4 принимаем толщину стенки трубы  = 10 мм, отсюда наружный диаметр трубы d_5,нар= 282+2∙10=302 мм. Ближайшей из ряда является труба с наружным диаметром d_5,нар =299 мм. Внутренний диаметр трубы d_5,вн=279 мм = 0,279 м.

Скорость воды в трубе

.

Критерий Рейнольдса для этого режима

.

Согласно табл. П11 для бесшовной стальной новой трубы принимаем величину эквивалентной шероховатости ₅=0,015 мм. Параметр

.

Из табл. П12 определяем, что течение в трубе находится в области гладких труб, для которой коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по:

.

При длине трубопровода ₅=320 м его гидравлическое сопротивление согласно уравнению Дарси-Вейсбаха

Принимаем, что точка разветвления е и подогреватель находятся на одной геометрической высоте. За счет гидравлического сопротивления трубопровода и разности высот давление в точке k будет равно

Сопротивление подогревателя составляет 0,56 бар или 0,056 МПа. Отсюда следует, что для обеспечения требуемого расхода воды для потребителя II давление холодной воды после задвижки перед подогревателем должно быть равно

.

Примем, что диаметр задвижки перед подогревателем равен диаметру трубопровода горячей воды. Скорость воды в подводящем трубопроводе

.

Из табл. П14 находим, что коэффициент местного сопротивления полностью открытой задвижки  = 0,1. Потеря давления воды на задвижке составит

Па

Эта величина меньше погрешности округления, поэтому в дальнейших расчетах ее не учитываем.