Регулировать расход воды в системе теплоснабжения можно двумя способами:

1. меняя характеристику сети (прикрывая задвижку);

2. изменяя характеристику насоса.

Примеры подбора насосов

1. Пример подбора насосов промышленного сектора

Расход теплоносителя в холодный период года G_х.п:

G_х.п= 11,633 кг/с = 41878,8 кг/ч = 41,88 м³/ч = 41,88 т/ч .

Напор Н_н.с, м, (давление р_н.с, кПа) в холодный период года развиваемый насосом идет на преодоление сопротивлений в источнике выработки теплоты ∆Н_кот (паровой или водяной котел), в тепловой сети ∆Н_т.с, м, в концевом источнике потребления теплоты по формуле (7.1):

м.

Характеристика сети в холодный период года по формуле (7.3):

м/(м⁶/ч²).

Затем, задавая произвольные расходы воды определяют для каждого расхода потери напора ∆Н (давления ∆р кПа).

На полученную характеристику сети 1 накладывают характеристику подобранного насоса. Точка пересечения (А) дает рабочую точку насоса в расчетном режиме, рисунок 7.3.

Таблица 7.6 – данные для построения характеристики сети в холодный период года

G, м3/ч	Н, м
60,00	96,0
50,00	66,8
40,00	42,7
30,00	24,0
20,00	10,7
10,00	2,7

А – расчетная точка: G = 42 м³/с; Н = 50,1 м

Рисунок 7.3 – Характеристика сетевого насоса в холодный период года

По расходу и напору подбираем насос марки К 90/535 (Д = 218 мм) – 2 шт [20].

Напор (давление) сетевого насоса в теплый период года , м (кПа) определим по формуле (7.4а).

расход воды G_т.п, м³/ч (т/ч, кг/с), на технологические нужды в теплый период года, , по формуле (5.2); (рисунок 4.4).

кг/с = 7,4 т/ч = 7,4 м³/ч.

м.

Характеристика сети в теплый период года по формуле (7.3):

м/(м⁶/ч²).

Таблица 7.7 – данные для построения характеристики сети в теплый период года

G, м3/ч	Н, м
9,00	2,187
8,00	1,728
7,40	1,500
5,00	0,675
2,00	0,108

А – рабочая точка, G = 8 м³/ч, Н =1,73 м

Рисунок 7.4 – Характеристика сетевого насоса в теплый период года

По расходу и напору подбираем насос марки ЦВЦ 4-28 – 2 шт [].

Таблица 7.8 – технические характеристики сетевых насосов

Марка насоса	Подача G, м3/ч	Напор, м	n, об/мин	N, кВт	η,	Температура воды, С
К 90/55	42,00	50,1	2900	7,0	0,65	115/70
ЦВЦ 4-28	8,00	1,73	2900	1,7	0,65	70/44

Производительность подпиточных насосов G_н..п, м³/ч (т/ч), принимаем равной величине утечек, в системе теплоснабжения (v_т.с) по формулам (7.5) и (7.6)

м³/ч.

м³/ч.

Напор, м, (давление, кПа) определяем по формуле (7.7) на основании пьезометрического графика для статического режима, рисунок 6.2.

статический напор в тепловой сети Н_ст, м (давление, Па) по отношению к оси подпиточного насоса, Н_ст = 53 м;

∆Н_п.л – потери напора, м, (давления, кПа) в трубопроводах подпиточной линии от питательного бака до точки присоединения к тепловым сетям, ∆Н_п.л = 2 м;

∆h_б – разность отметок между осью насоса и нижнем уровнем воды в питательном баке, ∆h_б = 3 м.

м.

По расходу и напору подбираем насос марки К 45/55 (Д = 192 мм) – 2 шт [20].

объемный расход воды аварийных подпиточных насосов определим по формуле (7.8).

м³/ч.

По расходу и напору подбираем насос марки К 45/55 (Д = 192 мм) – 2 шт [20].

Таблица 7.9– технические характеристики подпиточных насосов

Марка насоса	Подача G, м3/ч	Напор, м	n, об/мин	N, кВт	η, %	Температура воды, С
К 45/55 (Д = 192 мм)	0,30	44,0	1450	0,25	0,65	115/70
К 45/55 (Д = 192 мм)	0,845	44,0	1450	0,25	0,65	70/44

2. подбор насосов коммунально-бытового сектора

Сетевые насосы

Расход теплоносителя в холодный период года:

G_х.п = 5,942 кг/с = 21390 кг/ч = 21,39 м³/ч = 21,39 т/ч.

Напор Н_н.с, м, (давление р_н.с, кПа) развиваемый насосом идет на преодоление сопротивлений в источнике теплоты ∆Н_кот, в тепловой сети ∆Н_{т. с}, м, в концевом источнике потребления тепла определяем по формуле (7.1).

м.

для регулирования расхода воды в системе теплоснабжения строим характеристику сети, используя уравнение (7.2).

Характеристику сети в холодный период года определяем по формуле (7.3):

м/(м⁶/ч²).

Затем, задавая произвольные расходы воды определяем для каждого расхода потери напора ∆Н (давления ∆р кПа).

На полученную характеристику сети 1 накладывают характеристику подобранного насоса 2. Точка пересечения (А) дает рабочую точку насоса в расчетном режиме, рисунок 7.5.

Таблица 7.10 – данные для построения характеристики сети в холодный период года

G, м3/ч	Н, м
30,00	72,00
25,00	50,00

Окончание таблицы 7.10

G, м3/ч	Н, м
21,39	37,48
20,00	32,00
15,00	18,00
10,00	8,00
5,00	2,00

А – рабочая точка, G = 22 м³/ч, Н = 60 м

Рисунок 7.5 – Характеристика сетевого насоса в холодный период года

По расходу и напору подбираем насос марки К 45/55 (Д = 218 мм) – 2 шт.

Напор (давление) сетевого насоса в теплый период года , м (кПа), по формуле (7.4а).

расход в теплый период года G_т.п, м³/ч, по формуле (5.3); ( рисунок 4.5).

кг/с = 6,484 м³/ч = 6,484 т/ч.

м.

Характеристика сети в теплый период года по формуле (7.3):

м/( м⁶/ч²).

Таблица 7.11 – данные для построения характеристики сети в теплый период года

G, м3/ч	Н, м
9,00	6,70
8,00	5,25
6,00	3,0 0
5,00	2,00
2,00	0,33

А – рабочая точка, g = 6/5 м³/ч, Н = 4.2 м

Рисунок 7.6 – Характеристика сетевого насоса в теплый период года

По расходу и напору подбираем насос марки ЦВЦ 6,3-3,5 – 2 шт.

Таблица 7.12– технические характеристики сетевых насосов

Марка насоса	Подача G, м3/ч	Напор, м	n, об/мин	N, кВт	η,	Температура воды, С
К 45/55	22,00	60,00	2900	7,0	0,65	118/44
ЦВЦ 6,3-3,5	6,50	4,20	2000	1,0	0,65	79/37

Производительность (объемный расход) подпиточных насосов G_т.п, м³/ч G_т.с = 43 м³/(ч·МВт):

м³/ч.

Производительность подпиточных насосов G_{нас. под.} по формуле (7.6).

м³/ч.

Напор, Н_{нас.под.}, м, (давление, кПа) определяется на основании пьезометрического графика для статического режима по формуле (7.7).

Н_ст = 48 м (по пьезометру – рисунок 6.3).

,

м.

По расходу и напору подбираем насос марки К 45/55 (Д =192 мм) – 2 шт.

расход аварийных подпиточных насосов определим по формуле (7.8).

м³/ч.

По расходу и напору подбираем насос марки К 45/55 (Д =192 мм) – 2 шт.

Таблица 7.8 – технические характеристики подпиточных насосов

Марка насоса	Подача G, м3/ч	Напор, м	n, об/мин	N, кВт	η, %	Температура воды, С
К 45/55 (Д =192 мм)	3,13	49	2900	1,00		118/44
К 45/55 (Д =192 мм)	8,94	49	2900	1,00		79/37

8 Тепловой расчет теплоизоляционной конструкции

В состав конструкции тепловой изоляции в качестве обязательных элементов должны входить [6, п. 4.5]:

• теплоизоляционный слой;

• пароизоляционный слой;

• покровный слой;

• элементы крепления.

При выборе основного слоя теплоизоляционной конструкции для канальной и надземной прокладки следует принимать основной слой с плотностью не более 400 кг/м³и коэффициентом теплопроводности не более 0,07 Вт/(м·К).

При бесканальной прокладке коэффициент теплопроводности основного слоя теплоизоляционной конструкции λ_копределяется по формуле

(8.1)

где λ_o– коэффициент теплопроводности сухого материала, Вт(м·К), принимаемого по таблице 4.19 [8] или по таблице 3.4;

К – поправочный коэффициент, учитывающий увеличение коэффициента теплопроводности от увлажнения [8, таблица 4.20] или по таблице 8.1.

Таблица 8.1 – значение коэффициента увлажнения К [8]

Материал теплоизоляционного слоя	Тип грунта
	маловлажный	влажный	насыщенный водой
Армопенобетон	1.15	1.25	1.40
Битумоперлит	1,10	1,15	1,30
Битумокерамзит	1,10	1,15	1,30
Битумовермикулит	1,10	1,15	1,25
Пенополимербетон	1,00	1,05	1,10
Пенополиуретан	1,05	1,10	1,15
Фенольный поропласт ФП монолитный	1,05	1,10	1,15

Пароизоляционный слой следует предусматривать при температуре изолируемой поверхности ниже 12 °С.

Необходимость устройства пароизоляционного слоя при температуре выше 12 °С следует предусматривать для трубопроводов с температурой ниже температуры окружающей среды, если расчетная температура изолируемой поверхности ниже температуры «точки росы» при расчетном давлении и влажности окружающего воздуха.

Не допускается применение металлического покровного слоя [6, п. 5.14]:

• при подземной бесканальной прокладке и прокладке трубопроводов в непроходных каналах;

• с наружным полимерным покрытием в местах, подверженных прямому воздействию солнечных лучей.

При канальной прокладке трубопроводов покровный слой допускается не предусматривать в теплоизоляционных конструкциях на основе изделий из волокнистых материалов с покрытием (кэшированных) из алюминиевой фольги или стеклоткани (стеклохолста, стеклорогожки) и вспененного синтетического каучука для изолируемых объектов [6, п. 5.15].

Для материалов с закрытой пористостью, имеющих коэффициент паропроницаемости менее 0,1 мг/(м·ч·Па), во всех случаях принимается один пароизоляционный слой.

Антикоррозионные покрытия изолируемой поверхности не входят в состав теплоизоляционных конструкций.

Задачи теплового расчета:

1. выбор теплоизолирующей конструкции;

2. определение теплопотерь по длине трассы;

3. определение уменьшения температуры теплоносителя в трубопроводах от источника теплоты до объекта теплоснабжения;

4. рассчитать температурное поле вокруг трубопроводов.

5. определение коэффициента эффективности изоляции;

6. определение критического диаметра.

8.1 тепловой расчет при расположении труб в непроходном канале (рисунок 8.1)

1. Исходные данные:

1. трубопровод d_н × δ на участке длиной ℓ_рм без учета компенсаторов;

2. марка канала КЛ (таблица 8.2), а – ширина лотка, мм, b– высота лотка, мм, А – наружная ширина канала; В – наружная высота канала;_к – толщина стенок канала, мм,_в.к – толщина вертикальных стенок канала,_в.к =B–b;

_г.к – толщина горизонтальных стенок канала,_г.к = А – а;

3. коэффициент теплопроводности конструкции канала, λ_к, Вт/(м К);

4. минимальные расстояния в свету при подземной прокладках тепловых сетей между строительными конструкциями и трубопроводами следует принимать по таблице В.1 СН и П 41-02-2003или по таблице 8.3;

5. покровный слой с коэффициентом теплопроводности, λ_псл, Вт/(м К) мм;

6. вид тепловой изоляции с коэффициентом теплопроводности λ_из, Вт/(м·К) и толщиной δ, мм по таблицам 3.3; 8,4; 8.5.

7. расчетная температура теплоносителя, которую следует принимать [3, п. 11.7] и [6, п. 6.1.6]:

• для подающего трубопровода при переменной температуре сетевой воды и качественном регулировании — среднегодовая температура теплоносителя 110 °С при температурном графике регулирования 180/70 °С, 90 °С при 150/70 °С, 65 °С при 130/70 °С и 55 °С при 95/70 °С;

• для обратных трубопроводов водяных тепловых сетей – 50 С;

7. расчетная температура окружающего воздуха, которую следует принимать [6, п. 6.1.5]:

• при надземной прокладке – среднегодовую температуру наружного воздуха;

• при прокладке в проходных каналах и бесканальной прокладке – по температурному графику регулирования при среднемесячной температуре наружного воздуха расчетного месяца. При величине заглубления верхней части перекрытия канала (при прокладке в каналах) или верха теплоизоляционной конструкции трубопровода (при бесканальной прокладке) 0,7 м и менее за расчетную температуру окружающей среды должна приниматься та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке.

Таблица 8.2 – Основные типы сборных железобетонных каналов для тепловых сетей

Условный диаметр трубопровода Dу, мм	Обозначение марки канала	Размеры канала, мм
		внутренние номинальные		наружные
		ширина, а	высота, b	ширина, A	высота, B
25 – 50	кл60-30	600	300	850	440
70 – 80	кл60-45		450		600
100 – 150	кл90-45	900	450	1150	630
	кл60-60	600	600	850	750
175 – 200	кл90-60	900	600	1150	780
250 – 300	кл120-60	1200		1450	780
350 – 400	кл150-60	1500		1800	850
	кл210-60	2100		2400	890
250 – 300	кнж-0	500	300	950	430
450 – 500	клс90-90	900	900	1060	1070
	клс120-90	1200		1400	1070
	клс150-90	1500		1740	1070
450 – 800	кс90-120	900	1200	1680	1390
900	кс360-180	3600	1800	4300	2280
1000	кс420-210	4200	2100	4940	2640
		4000	1950	5000	2550

Таблица 8.3 – Минимальные расстояния в свету между трубопроводами и стальными конструкциями в непроходных и полупроходных каналах, мм

Условный диаметр трубопровода Dу, мм	От поверхности изоляции до стен канала	Между поверхностями изоляции	От поверхности изоляции до перекрытия канала	От поверхности изоляции до дна канала
25…80	70/150	100	70/100	100/150
100…250	80/170	140	80/100	100/200
300…450	100/200	160	100/120	100/200
500…700	110/200	200	110/120	100/200

Примечание. В числителе дроби даны расстояния для непроходных каналов,

в знаменателе – для полупроходных каналов.

Таблица 8.4 – характеристики теплоизоляционных изделий отечественного производства, применяемые для изоляции трубопроводов тепловых сетей при подземной прокладке

Наименование изделий	Размеры, мм		Плотность, кг/м3	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К)
	внутренний диаметр	толщина
Полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связывающем	57…89	40; 50; 60	100…200	0,070…0,080
цилиндры из минеральной ваты на синтетическом связывающем	57… 273	30; 40; 50; 60	250 – 400	0,072…0, 076
Перлитовые сегменты	177…476	40; 50; 60	250 – 400	0,070…0,093
Известково-кремнистые сегменты	280…476	100…150	225	0,072
Плиты минераловатные на синтетическом связывающем	500…1000	40…100	50…75	0,077

Таблица 8.5 – Предельные толщины теплоизоляционных конструкций для оборудования и трубопроводов

Наружный диаметр, мм	Способ прокладки трубопровода
	Надземный		В тоннеле		В непроходном канале
	Предельная толщина теплоизоляционного слоя, мм, по температуре, °С
	19 и ниже	20 и более	19 и ниже	20 и более	до 150 вкл.	151 и более
18	80	80	80	80	50	60
25	120	120	100	100	60	80
32	140	140	120	100	80	100
45	140	140	120	100	80	100
57	150	150	140	120	90	120
76	160	160	160	140	90	140
89	180	170	180	160	100	140
108	180	180	180	160	100	160
133	200	200	180	160	100	160
159	220	220	200	160	120	180
219	230	230	200	180	120	200
273	240	230	220	180	120	200

Окончание таблицы 8.5

Наружный диаметр, мм	Способ прокладки трубопровода
	Надземный		В тоннеле		В непроходном канале
	Предельная толщина теплоизоляционного слоя, мм, по температуре, °С
	19 и ниже	20 и более	19 и ниже	20 и более	до 150 вкл.	151 и более
325	240	240	240	200	120	200
377	260	240	260	200	120	200
426	280	250	280	220	140	220
476	300	250	300	220	140	220
530	320	260	320	220	140	220
630	320	280	320	240	140	220
720	320	280	320	240	140	220
820	320	300	320	240	140	220
920	320	300	320	260	140	220
1020 и более	320	320	320	260	140	220
Примечания 1 Для трубопроводов, расположенных в каналах, толщина изоляции указана для положительных температур транспортируемых веществ. Для трубопроводов с отрицательными температурами транспортируемых веществ предельные толщины следует принимать такими же, как при прокладке в тоннелях. 2 В случае если расчетная толщина изоляции больше предельной, следует принимать более эффективный теплоизоляционный материал и ограничиться предельной толщиной тепловой изоляции, если это допустимо по условиям технологического процесса.

Таблица 8.6 – Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год более 5000 ч [СНиП 41-03-2003, таблица 8]

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	19	24	28
32	21	26	30
40	22	28	32
50	25	30	35
65	29	35	40
100	34	40	46
125	39	46	52
150	42	50	57
200	52	61	70
250	60	71	80

Окончание таблицы 8.6

Условный проход трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
300	67	79	90
350	75	88	99
400	81	96	108
450	89	104	117
500	96	113	127
600	111	129	145
700	123	144	160
800	137	160	177
900	151	176	197
1000	166	192	212
1200	195	225	250
1400	221	256	283
Примечания Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией

Таблица 8.7 – Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухпроводных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год 5000 ч и менее [СНиП 41-03-2003, таблица 9]

Условный диаметр трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
25	21	26	31
32	24	29	33
40	25	31	35
50	29	34	39
65	32	39	45
80	35	42	48
100	39	47	53
125	44	53	60
150	49	59	66
200	60	71	81
250	71	83	94
300	81	94	105
350	89	105	118
400	98	115	128
450	107	125	140
500	118	137	152

Окончание таблицы 8.7

Условный диаметр трубопровода, мм	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), С
	65/50	90/50	110/50
	Суммарная линейная плотность теплового потока, Вт/м
600	134	156	174
700	151	175	194
800	168	195	216
900	186	216	239
1000	203	234	261
1200	239	277	305
1400	273	316	349

2. общее сопротивление теплопередачи изолированного трубопровода R₀, (м·К)/Вт:

• для подающего теплопровода

∑R₀₁ = R_из1+ R_п.сл.1 + R_н + R_вк+ R_к + R_гр; (8.2.а)

• для обратного трубопровода

∑R₀₂ = R_из2+ R_п.сл.2 + R_н + R_вк+ R_к + R_гр; (8.2.б)