Теплоснабжение района города Курска

 

 

Рис. 2.17. Скользящая опора

 

Аналогично для остальных участков

Dу, мм	m, кг/м	I·10-8, м4	l, м	После округления l, м	Тип опоры
250	149	4484	11	11	Т 13, 19; Т 14, 19
200	104	2279	9	9	Т 13, 16; Т 14, 16
125	51	337	6	6	Т 13, 10; Т 14, 10
100	41,8	177	5	5	Т 13, 07

 

7.2. Неподвижные  опоры

Неподвижные опоры  делят трубопроводы на самостоятельные  участки в отношении компенсации  температурных удлинений. Они жестко закрепляют трубы в определенных точках трассы между компенсаторами.

Для выбора неподвижных  опор необходимо знание горизонтальной нагрузки, действующей на опору. Расчет нагрузок регламентирован. Для наиболее типичного случая суммарная осевая нагрузка определится как

Р = S₁ – 0,7S₂ = μg (m₁L₁ – 0,7m₂L₂) + (P_x1 – 0,7P_x2),

где S_б и S_м – большая и меньшая соответственно сумма сил, действующих на опору с каждой из сторон. Каждую из сил рассчитывают как:

,

где m₁, m₂ – масса 1 м трубопровода (диаметром D₁ и D₂) в рабочем состоянии, включающая массу трубы, теплоизоляционной конструкции и воды, кг/м³;

μ – коэффициент трения в подвижных опорах;

Р_х1, Р_х2 – силы упругого отпора П-образных компенсаторов на участках 1 и 2 соответственно, Н. Остальные обозначения понятны из рисунка.

Рис. 7.2. К определению горизонтальной осевой нагрузки  
на неподвижную опору (А)

Для промежуточных  опор (В) суммарную нагрузку, согласно СНиП, следует принимать равной

P = 0,3 (μgmL + P_х).

При бесканальной прокладке сетей необходимо учитывать  особенности, обусловленные трением  в грунте.

 

Подберем неподвижную  опору для участка сети (участок  5’ ВМ) с учетом значения осевых сил для компенсаторов, подобранных выше.

 

Определяем результирующее осевое усилие на неподвижную опору.

Р = S_б-0,7S_м.;

S = μ·g·m·l·10^-3+Р_х;

μ = 0,3 – коэффициент трения в подвижных опорах.

S₁ = S₂ = 0,3·9,81·149·35·10^-3+21,7 = 37 кН;

Р = 0,3 S = 0,3·37=11,1 кН = 1,11 т.с.

Выбираем лобовую двухупорную  опору Т 4.06 с допустимым осевым усилием 5 т.с. (для промежуточной опоры).

Для узловых опор:

(участок 4’-5’ ВМ)

S_б=0,3·9,81·193·45·10^-3+33=59 кН;

S_м=0,3·9,81·149·35·10^-3+21,7 = 37 кН;

Р = S_б-0,7S_м=59-0,7·37=33,1 кН

Выбираем лобовую двухупорную  опору Т 4.07 с допустимым осевым усилием 5 т.с.

(участок 5’-6’ ВМ)

S_б=0,3·9,81·149·35·10^-3+21,7 = 37 кН;

S_м=0,3·9,81·104·33·10^-3+14,5 = 25 кН;

Р = S_б-0,7S_м=37-0,7·25=19,5 кН

Выбираем лобовую двухупорную  опору Т 4.06 с допустимым осевым усилием 5 т.с.

 

Подберем неподвижную  опору для участка сети (участок  6’ ВМ) с учетом значения осевых сил для компенсаторов, подобранных выше.

Определяем результирующее осевое усилие на неподвижную опору.

Р = S_б-0,7S_м.;

S = μ·g·m·l·10^-3+Р_х;

μ = 0,3 – коэффициент трения в подвижных опорах.

S₁ = S₂ = 0,3·9,81·104·33·10^-3+14,5 = 25 кН;

Р = 0,3 S = 0,3·25=7,5 кН = 0,75 т.с.

Выбираем хомутовую опору Т 3.11 с допустимым осевым усилием 2,5 т.с. (для промежуточной опоры).

Для узловых опор:

(участок 6’-7’ ВМ)

S_б=0,3·9,81·104·33·10^-3+14,5 = 25 кН;

S_м=0,3·9,81·84,6·48·10^-3+9,5 = 21 кН;

Р = S_б-0,7S_м=25-0,7·21=10,3 кН

Выбираем хомутовую опору Т 3.11 с допустимым осевым усилием 2,5 т.с.

 

Подберем неподвижную  опору для участка сети (квартал 13) с учетом значения осевых сил для компенсаторов, подобранных выше.

Определяем результирующее осевое усилие на неподвижную опору.

Р = S_б-0,7S_м.;

S = μ·g·m·l·10^-3+Р_х;

μ = 0,3 – коэффициент трения в подвижных опорах.

S₁ = S₂ = 0,3·9,81·41,8·39·10^-3+8,2 = 13 кН;

Р = 0,3 S = 0,3·13=3,9 кН = 0,39 т.с.

Выбираем хомутовую опору Т 3.07 с допустимым осевым усилием 2,5 т.с. (для промежуточной опоры).

 

Подберем неподвижную  опору для участка сети (квартал 17) с учетом значения осевых сил для компенсаторов, подобранных выше.

Определяем результирующее осевое усилие на неподвижную опору.

Р = S_б-0,7S_м.;

S = μ·g·m·l·10^-3+Р_х;

μ = 0,3 – коэффициент трения в подвижных опорах.

S₁ = S₂ = 0,3·9,81·51·39·10^-3+9,8 = 16 кН;

Р = 0,3 S = 0,3·16=4,8 кН = 0,48 т.с.

Выбираем хомутовую опору Т 3.08 с допустимым осевым усилием 2,5 т.с. (для промежуточной опоры).

Расчет квартала 12 аналогичен кварталу 17

8. Выбор элементов  прокладки тепловой сети

8.1. Каналы

При подборе каналов для прокладки  тепловых сетей следует ориентироваться  на каналы марки КЛП или МКЛ.

Рис. 8. 1. Каналы лотковые

Подберем канал  для участка сети (5’).

Для прокладки  тепловой сети используем непроходные  каналы. Типоразмер канала выбираем с  учетом расположения труб в нем в  зависимости от допустимых расстояний до строительных конструкций.

Рис.8.1.1. Расчетная схема канала

max δ_из = 100 мм

D_н = 273 мм, D_у = 250 мм.

А = 100·2+140+273·2+2·80 = 1046 мм;

Н = 50+2·100+273+150 = 673 мм.

Принимаем канал МКЛ-2, основные показатели канала для разрабатываемого участка сети – в табл. 2.9.

Аналогично для других участков

 

 

Таблица 8.1

Типоразмеры каналов  и размещение труб в них

Dу, мм	Dн·S, мм	Марка канала	От оси трубы до потолка канала	От оси трубы до пола канала	Расстояние между осями труб	Толщина плиты перекрытия	Толщина днища канала
250	273х6	МКЛ-4	393	512	940	100	100
200	219х6	МКЛ-2	366	339	630	80	80
125	133х3,5	МКЛ-2	323	382	630	80	80
100	108х3,5	МКЛ-1	310	245	466	80	80

 

8.2. Тепловые  камеры

В местах узлов  трубопроводов предусматривается  сооружение тепловых камер для размещения обслуживаемого оборудования (отводы на ответвлениях, прямые участки труб, арматура – секционирующая задвижка (если она есть) и задвижки на ответвлениях, фланцы, переходы, дренажные узлы, опоры (если они предусматриваются и  проч.). При подборе типоразмеров камер для их размещения должны обеспечиваться достаточные (не менее минимально допустимых расстояния между элементами оборудования и строительными конструкциями (свободные  проходы).

Для этого сначала  выполняют компоновку оборудования узлов с учетом его размеров, размещения труб в применяющих к УТ каналах, минимально допустимых расстояний в  свету между элементами оборудования, а затем анализируют возможность  использования типовых решений, например по серии 3.006.1-2.87.5.

Для сбора поверхностной  и грунтовой влаги в камерах  предусматриваем приямки под  одним из (четырех) люков.

8.3. Компенсаторные  ниши

Гибкие, П-образные компенсаторы размещают в нишах, представляющих собой одностороннее  уширение канала, имеющее форму компенсатора. Для их сооружения целесообразно  использование уголковых железобетонных элементов – рамных секций или  лотков и доборных железобетонных плит.

Уголковые секции необходимы также для оформления углов поворота трассы.

Габаритные размеры  ниш подбирают по размерам компенсаторов  с учетом их температурной деформации. При этом на место внешнего компенсатора (с большими размерами) укладывают компенсатор  подающего теплопровода.

 

Определим размеры  ниши для компенсатора К48.

Габариты внутреннего  компенсатора принимаем равными  расчетным, так как при испытаниях тепловых сетей на повышенную температуру  обратный теплопровод работает при  расчетной температуре (~150 °С). Внешний компенсатор отличается шириной спинки, превышающей с = 2500 мм на удвоенную величину расстояния между осями труб b, которое равно 1196 мм. Таким образом,

С_в.н. = 2500 + 2´1196 = 4892 мм.

Ширина ниши В_н (внутренний размер) (рис. 8.3) должна удовлетворять условию:

,

где  d_из – толщина изоляции теплопровода, мм;

а_n-c – расстояние между поверхностью изолированной трубы и стенкой ниши, мм; остальные обозначения ранее использованы.

 

Рис.8. 3. Расчетная схема к определению  размеров компенсаторной ниши

Толщина d_из1 неизвестна, но (с запасом) может быть принята равной максимально допустимой, равной 100 мм. Что касается а_n-с, то для нее используем минимально допустимое расстояние 100 мм. Таким образом,

В_н ³4892 + 273 + 2´100 + 2´100 = 5565мм » 5,6 м.

Глубину ниши Н_н принимаем не менее вылета компенсатора, т.е. Н_н ³ 3,0 м (табл. 8.3).

Аналогично для остальных компенсаторов.

Компенсатор по   листу графической части	Dу, мм	Св.н., мм	Вн, м	Нн ³, м
К 48	250	4892	5,6		3,0
К 50	200	3980	4,6		2,4
К 54	125	2570	3,1		2,0
К 56	100	2360	2,9		1,6

9. Подбор и  расчет тепловой изоляции трубопроводов

Изоляция теплопроводов (теплогидроизоляция) включает следующие  основные элементы:

• антикоррозийное покрытие труб и изделий;

• основной слой – тепловая изоляция;

• защитное покрытие (покровный слой).

Материалы и изделия  каждого из них принимаем в  соответствии с рекомендациями и  с учетом способа прокладки теплопроводов, максимальной температуры теплоносителя, а также доступности соответствующих  инградиентов.

Схематичное изображение  изоляционной конструкции показано на рис.

 

Рис. 9. Изоляционная конструкция теплопроводов: 1 – антикоррозийное покрытие; 2 –  основной слой (тепловая изоляция); 3 –  защитное покрытие;  
4 – крепление основного слоя; 5 – проволочная скрутка

После подбора  материалов задача заключается в  определении требуемой толщины  основного слоя конструкции (тепловой изоляции), а затем и типоразмера  изделия из ряда, выпускаемых промышленностью (как для подающего, так и обратного теплопроводов). Размеры, в том числе толщина δ изделий, определены соответствующими стандартами или ТУ.При возможности выбора предпочтение следует отдавать изделиям с большим сортаментом толщин, а также с меньшим минимальным значением δ (при необходимости допускается изоляция в 2 слоя). Следует иметь в виду, что толщина изоляционной конструкции (включая защитное покрытие, толщина которого обычно не более 5 мм, за исключением покрытия из асбоцементной штукатурки) не должна превышать предельных значений, определенных в зависимости от Ду трубопровода.

Задача может  быть решена, например, с использованием норм плотности теплового в следующей  последовательности:

Антикоррозийное покрытие – изол в два слоя по холодной изольной мастике марки  МРБ-Х-Т15 (ГОСТ 10296-79,ТУ21-27-37-74 МПСМ). Общая  толщина покрытия 5-6 мм.

Основной слой (тепловая изоляция) – маты из стеклянного  штапельного волокна на связующем  марки МС-50 (ГОСТ 10499-78). Материал не горюч, температура применения до 180 °С.

Покровный слой – стеклопластик рулонный РСТ  марки РСТ-А (ТУ-6-11-145-80). Общая толщина  покрытия 0,25–0,5 мм. Материал трудногорюч.

Изделия основного  слоя и защитное покрытие закрепляются на трубопроводах бандажами из листовой углеродистой стали и проволочной  скруткой.

 

Рис. 9.1. Расчетная схема

 

h = [(Н-80-366)+80+500] = 705-80-366+80+500 = 839 мм ≈ 0,84 м.

 

1. В соответствии с диаметром трубопроводов), температурным графиком работы сети и годовой продолжительностью ее работы определяем нормы плотности теплового потока для подающего q_l1 Вт/м и обратного q_l2 Вт/м теплопроводов соответственно.

Для  τ_1max = 150 ^oC,   τ_m1 = 90 ^oC;

Τ_2min = 90 ^oC, τ_m2 = 50 ^oC.

1. q_l1 = 55 Вт/м;

q_l2 = 22 Вт/м.

 

2. Определяют  эквивалентный диаметр канала  как

 м.

 м

3. Рассчитывают  термическое сопротивление теплоотдаче  от воздуха в канале к его  стенкам по соотношению

,

где a_dк – коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенкам канала. Может быть принято равным коэффициенту теплоотдачи от поверхности изоляции теплопроводов к воздуху в канале  
a_е = 8 Вт/м²´°С.

 

4. Определяют  термическое сопротивление грунта:

,

где l_g – коэффициент теплопроводности грунта; для суглинистых грунтов средней влажности l_g = 1,5 Вт/м²´°С

5. Находят температуру  воздуха в канале t_к °С как

,

t_g = f (h, t_o) – температура грунта на отметке заложения оси труб;

t_g = 7,7 ^оС;

t_к = 7,7+(55+22)·(0,043+0,1) = 18,7 ^оС.

где t_g – температура грунта на отметке заложения оси труб

6. Рассчитываем  суммарное термическое сопротивление  теплопроводов r_tot, м²´гр/Вт по формуле

.

 м^2оС/Вт,

 м^2оС/Вт.

7. Определяют  коэффициент теплопроводности материала  тепловой изоляции в изделии l_к, Вт/м´гр в зависимости от средней температуры теплоизоляционного слоя t_m, определяемой при прокладке труб в каналах