Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Ćwiczenie projektowe nr 2
Projekt Przepompowni

Zawartość:

– obliczenia 12 stron

–załączniki 1 strona

Funkcja	Imię i nazwisko	Data	Podpis
Projektant	Michał Markiewicz Piotr Kiełczewski
Weryfikator	Dr inż. Wiesław Szadkowski

Uwagi:

1 Opis techniczny. 2

1.1 Przeznaczenie przepompowni. 2

1.2 Obieg wody w przepompowni. 2

1.3 Opis budynku i otoczenia przepompowni. 2

2 Obliczenia. 3

2.1 Dane początkowe. 3

2.2 Wybór pomp obiegowych. 3

2.3 Dobór przewodów ssących i tłocznych pomp obiegowych. 3

2.4 Dobór kolektorów. 4

2.5 Dobór odmulaczy. 4

2.6 Dobór kompensatorów. 5

2.7 Dobór kolanek hamburskich do przewodu ssawnego. 5

2.8 Dobór kolanek hamburskich do przewodu tłocznego. 5

2.9 Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych. 5

2.10 Dobór zaworów odcinających do odmulaczy. 6

2.11 Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych. 6

2.12 Dobór konfuzorów łączących przewody sieciowe z kolektorami. 6

2.13 Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych. 6

2.14 Dobór zaworów spustowych dla kolektorów i odmulających dla odmulaczy. 6

2.15 Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy. 6

2.16 Dobór przewodu obiegowego. 7

2.17 Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego. 7

2.18 Dobór pomp stabilizująco – uzupełniających. 7

2.19 Dobór przewodów tłocznych i ssawnych pomp stabilizująco – uzupełniających. 7

2.20 Dobór zaworów odcinających dla pomp stabilizująco – uzupełniających. 8

2.21 Dobór zaworów zwrotnych dla pomp stabilizująco – uzupełniających. 8

2.22 Dobór kolanek hamburskich dla pomp stabilizująco – uzupełniających. 8

2.23 Obliczenie wysokości zwierciadła czynnika w naczyniu wzbiorczym nad poziomem pomp stabilizująco-uzupełniających. 8

2.24 Opory wewnętrzne przepompowni. 9

Opis Techniczny

Przeznaczenie przepompowni.

Przepompownia ma na celu przetłaczanie gorącej wody w ciepłowniczej sieci miejskiej na drodze od ciepłowni do punktów odbioru takich jak: budynki mieszkalne, budynki użyteczności publicznej oraz zakłady przemysłowe nie posiadające własnych kotłowni.

Obieg wody w przepompowni.

Z miejskiej sieci ciepłowniczej doprowadzana jest woda sieciowa. W komorze zasuw znaj­duje się trójnik, przez który ciecz jest kierowana do przepompowni. Poprzez zamknięcie zaworów odcinających na wejściu i wyjściu z przepompowni istnieje możliwości wyłączenia jej z obiegu i skierowanie cieczy przez równoległy przewód sieciowy. Woda z komory zasuw wpływa do przepompowni przez kompensator zainstalowany w celu kompensacji wydłużeń. Następnie poprzez konfuzor wpływa do pierwszego kolektora o średnicy nominalnej 219,1 mm, skąd jest kierowana przez przewód ssawny o średnicy nominalnej 168,3 mm do odmulacza zaopatrzonych z obu stron w kulowe zawory odcinające (drugi przewód ssawny wraz z odmulaczem pełni rolę rezerwową). Króćce odmulające i odpowie­trzające odmulaczy są podłączone do kratek ściekowych. Po wpłynięciu do drugiego kolektora woda jest kierowana do pompy obie­gowej firmy Wilo umieszczonej na oddzielnym fundamencie (tak jak poprzednio istnieje drugi równoległy, rezerwowy obwód). Przed każdą pompą jest zainstalowany kulowy za­wór odcinający, a za pompą klapowy zawór zwrotny i kulowy zawór odcinający (zawór zwrotny jest przed zaworem odcinającym w celu ułatwienia prac remontowych wymagających jego rozmon­towania). Następnie ciecz wpływa do trzeciego kolektora zbiorczego, z któ­rego przez konfuzor, kompensator, zawór odcinający i trójnik jest kierowana do sieci ciepłowniczej.

W celu uzupełnienia ubytków wody do drugiego kolektora jest podłączona pompa stabilizująco-uzupełniająca (oraz jedna zapasowa), która ma na celu tłoczenie uzdatnionej wodę z naczynia zbiorczego. Jest to rozwiązanie rzadko stosowane w praktyce ze względu na fakt, że prościej i taniej jest uzupełniać ubytki w ciepłowni.

W najwyższych punktach przewodów są zawory odpowietrzające, a w najniższych odwadniacze, na trzecim kolektorze jest zainstalowany zawór od­powietrzający.

W celu sprawdzenia pracy pomp w okresie remontowym (gdy nie ma wody w sieci ciepłowni­czej) pomiędzy drugim i trzecim kolektorem zainstalowano przewód obiegowy tworzący z pom­pami obwód zamknięty.

Opis budynku i otoczenia przepompowni.

Ściany budynku mają grubość 1.5 cegły, są ocieplane pięciocentymetrową warstwą styropianu zabezpieczonego izolacją przeciwwilgociową i otynkowane. Wewnątrz do wysokości 1,5 m są położone kafle ceramiczne, a wyżej ściany są pomalowane farbą olejną. Oświetlenie dzienne zapewniają. Po zmroku wykorzy­stuje się lampy sodowe w hali i na zewnątrz przepompowni, a w piwnicy i pozostałych pomiesz­czeniach świetlówki. Aparatura kontrolno-pomiarowa jest połączona ze wskaźnikami w dyspozy­torni celem ciągłej kontroli urządzeń. W budynku zastosowano wentylację grawitacyjną, jego teren ogrodzono i zabezpieczono przed dostępem osób niepowołanych.

1. Dobór elementów przepompowni.

   1. Dane obliczeniowe.

• moc cieplna : Q = 5 [MW],

• temperatura na zasilaniu : t_z = 110 [°C],

• temperatura na powrocie : t_p = 65[°C],

• ciśnienie stabilizujące : P_stab = 0,4 [MPa].

  1. Dobór pomp obiegowych.

Temperatura średnia : .

Dla tej temperatury :

• ρ = 967 kg/m³,

• c_p = 4203 kJ/kg.

Objętościowe natężenie przepływu :

.

Masowe natężenie przepływu wynosi:

.

Przyjęto jedną pompę obiegową oraz jedną zapasową, pracu­jące równolegle. Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez jedną pompę wynosi : 98,42 m³/s

Wysokość podnoszenia wynosi:

Dla takich parametrów przyjęto z katalogu firmy Wilo pompy typu IL-E 80/200-22/2

1. Dobór przewodów tłocznych i ssawnych pomp obiegowych.

• Przewód ssawny.

Założono prędkość przepływu c_s = 1,2 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową DN150 o średnicy nominalnej168,3 x 4,0. Rzeczywista prędkość przepływu w przewodzie ssawnym wynosi:

• Przewód tłoczny.

Założono prędkość przepływu c_t = 1,8 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową DN125 o średnicy nominalnej 139,7x4,0. Rzeczywista prędkość przepływu w przewodzie tłocznym wynosi:

Dobór kolektorów.

Założono prędkość przepływu c_t = 0,8 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową DN200 o średnicy nominalnej 219,1x4. Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze wynosi:

Dobór odmulaczy.

Przyjęto jeden (plus jeden zapasowy) magnetyczny odmulacz sieciowy MOS 300/150 wyprodukowane przez firmę SPAW-TEST o króćcach przyłączeniowych o średnicy D_n=159 mm i masie 115 kg, każdy

Dobór kompensatorów.

Obliczenia zostały dokonane zgodnie ze schematem zamieszczonym w katalogu kompen­satorów firmy Burgmann.

temp. pracy t = 120°C => współczynnik korekcyjny K_t = 1,00

ciśnienie pracy p = 10bar

ciśnienie obliczeniowe:

.

Obliczenia wydłużenie części rurociągu wykonanego ze stali węglowej, dla którego współ­czynnik rozszerzalności = 1.21. Długość podlegającego rozszerzeniu przewodu wynosi L=8 m, zatem:

Dobrano z katalogu trzy kompensatory DN250 typu DX1S-300-16-125 o masie każdy firmy Burgmann ul. Techników 40, 02-468 Warszawa:

Dobór kolanek hamburskich do przewodu ssawnego.

Dobrano 2 kolanka hamburskie typu 2D o średnicy nominalnej DN150, promieniu gięcia R=152mm kącie α = 90° wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.Z. O.O. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

Dobór kolanek hamburskich do przewodu tłocznego..

Dobrano 2 kolanka hamburskie typu 2D o średnicy nominalnej DN125, promieniu gięcia R=127 mm kącie α = 90° wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.Z. O.O. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

2.9. Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych.

Przyjęto zawory kulowe, kołnierzowe, pełno przelotowe o standardzie europejskim AH-11c ,

2 dla przewodu ssawnego o średnicy DN150, o masie 31,5 kg każdy, o długości L=350mm PN=16 i 2 dla przewodu tłocznego o średnicy DN125, o masie 24,3 kg każdy, długości L =325 mm PN 16, wyproduko­wanych przez Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Handlowe Armatury ZAWGAZ sp. z o.o. ul. Stara Droga 8, 62-002, Suchy Las koło Poznania.

2.10.Dobór zaworów odcinających do odmulaczy.

Przyjęto 4 zaworów kulowych, kołnierzowych, pełno przelotowych o standardzie europejskim AH-11c, o średnicy DN150, o masie 31,5 kg każdy, o długości L=350mm wyproduko­wanych przez Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Handlowe Armatury ZAWGAZ sp. z o.o. ul. Stara Droga 8, 62-002, Suchy Las koło Poznania.

2.11. Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych.

Założono, że przewody sieciowe są wykonane zgodnie z PN-74/H-74209467 z RUR PRZEWODOWYCH 168,3 x 4,0 o średnicy nominalnej DN150. Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Przyjęto 3 zawory zwrotne grzybkowe kołnierzowe ARI-FABA DN150 o długości L = 530mm, PN 16 i masie 69 kg każdy wyprodukowanych przez Ari Armaturen

.

2.12. Dobór konfuzorów łączących przewody sieciowe z kolektorami.

Dobrano 2 konfuzory na średnice 219,1/168,3 o długości L=152 mm wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.Z. O.O. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

2.13. Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych.

Przyjęto zawór kołnierzowy prosty sprężynowy ZWR-402 16, o średnicy DN125 o masie 24 kg i długości L=200 mm wyprodukowany przez firmę Socla (Danfoss)

2.14.Dobór zaworów spustowych dla kolektorów odmulających i odmulaczy.

Przyjęto zawory kulowe AH-2c-MK kołnierzowe DN40 o długości L = 200 mm, PN 16 i masie 4,8 kg każdy, wyprodukowanych przez Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Handlowe Armatury ZAWGAZ sp. z o.o. ul. Stara Droga 8, 62-002, Suchy Las koło Poznania.

2.15.Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy.

Przyjęto 2 zawory kulowe AH-2c-MK o średnicy DN15 o długości L = 130 mm, PN= 16 i masie 0,8 kg każdy, wyprodukowanych przez Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Handlowe Armatury ZAWGAZ sp. z o.o. ul. Stara Droga 8, 62-002, Suchy Las koło Poznania.

2.16.Dobór przewodu obiegowego.

Przyjęto przewód obiegowy o średnicy DN40 zgodnie z PN-74/H-74209 (48,3 x 3,4mm).

Rzeczywista prędkość przepływu w przewodzie obiegowym wynosi:

2.17.Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego.

Przyjęto zawór kulowy kołnierzowy DN40 o numerze katalogowym 065N0320 firmy Danfoss o długości L=200 mm, PN 16 i masie 14 kg

2.18.Dobór pomp stabilizująco – uzupełniających.

Zakładamy wydajność pomp stabilizujących i uzupełniających na 3% wydajności całej insta­lacji, czyli:

wysokość podnoszenia pomp stabilizująco - uzupełniających wynosi:

Dla takich parametrów przyjęto z katalogu firmy Wilo pompy typu IP-E 32/160-1.1/2

2.19.Dobór przewodów tłocznych i ssawnych pomp stabilizująco – uzupełniających.

• Przewód ssawny.

Założono prędkość przepływu c_s = 0,8 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową 42,4 x 3,6 o średnicy nominalnej DN32. Rzeczywista prędkość przepływu w przewodzie ssawnym wynosi:

• Przewód tłoczny.

Założono prędkość przepływu c_t = 1,3 m/s

Zgodnie z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową 33,7 x 3,6 o średnicy nominalnej DN25. Rzeczywista prędkość przepływu w przewodzie tłocznym wynosi:

2.20.Dobór zaworów odcinających dla pomp stabilizująco – uzupełniających.

Przyjęto zawory kulowe, kołnierzowe, pełno przelotowe o standardzie europejskim AH-11c ,

dla przewodu ssawnego o średnicy DN32, o masie 5,8 kg , o długości L=180mm PN=16 i dla przewodu tłocznego o średnicy DN25, o masie 3,5 kg, długości L =160 mm PN 16, wyproduko­wanych przez Przedsiębiorstwo Produkcyjno-Handlowe Armatury ZAWGAZ sp. z o.o. ul. Stara Droga 8, 62-002, Suchy Las koło Poznania.

2.21.Dobór zaworów zwrotnych dla pomp stabilizująco – uzupełniających.

Przyjęto zawory zwrotne grzybkowe kołnierzowe typu Fig. 287 o średnicy DN25 i o długości L=160 mm, PN=16 i masie 3,8 kg, wyprodukowanych przez firmę ZETKAMA Spółka Akcyjna ul. 3 Maja 12, 57-410 Ścinawka Średnia.

2.22.Dobór kolanek hamburskich dla pomp stabilizująco - uzupełniających.

Dobrano 2 kolanek hamburskich typu 2D o średnicy nominalnej DN25, promieniu gięcia R=25mm kącie α = 90° oraz 2 kolanek hamburskich typu 2D o średnicy nominalnej DN32, promieniu gięcia R=32mm kącie α = 90° wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura SP.Z. O.O. ul Handlowa 8 , 37- 450 Stalowa Wola.

2.23Obliczenie wysokości zwierciadła czynnika w naczyniu wzbiorczym nad poziomem pomp stabilizująco-uzupełniających.

Opory miejscowe:

- kolano - = 0.13 (3 sztuki),

- trójnik - = 0.95 (1 sztuka),

- zawór odcinający - = 0.10 (1 sztuka),

- zawór zwrotny - = 0.15 (1 sztuka),

- wylot ze zbiornika - = 0.5 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość względną dla odcinka przewodu ssącego:

- średnica przewodu - 42,4 mm,

- długość przewodu - 5.5m,

• chropowatość bezwzględna (k) - 0.2 mm.

Odczytuję z tablic dla t.=87,5C, =0.336*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych :

=0.032.

Obliczam sumę strat na odcinku przewodu ssącego:

Odczytuję z tablic dla temperatury t = 87,5 C wysokość ciśnienia parowania:

P₀-cisnienie na poziomie zwierciadła wody w zbiorniku:

p_o = 101325 Pa

Obliczam maksymalną wysokość ssania:

Obliczona wysokość 2,65 m_H2O jest to wysokość na jaką maksymalnie możemy obniżyć zbiornik poniżej osi pompy.

2.24.Opory wewnętrzne przepompowni.

Straty na przewodzie tłocznym o DN125.

Opory miejscowe:

• wlot o ostrych krawędziach - = 0.5 (1 sztuka),

• kolano - = 0.12 (2 sztuki),

• zawór kulowy - = 0.10 (1 sztuki),

• zawór zwrotny - = 0.7 (1 sztuka),

• wylot o ostrych krawędziach - = 1.0 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość względną:

• średnica przewodu - 139,7mm,

• długość przewodu - 4,0m,

• chropowatość bezwzględna - 0.02 mm.

Odczytuję z tablic dla t.=87,5C, =0.336*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0.014.

Obliczam sumę strat :

Straty na przewodzie sieciowym o DN150.

Opory miejscowe:

• trójnik - = 0.95 (2 sztuki),

• zawór kulowy - = 0.10 (2 sztuki),

• kompensator - = 0.15 (2 sztuki),

• konfuzor - = 1.0 (2 sztuka).

Obliczam chropowatość względną:

• średnica przewodu - 168,3 mm,

• długość przewodu - 6.5 m,

• chropowatość bezwzględna - 0.02 mm.

Odczytuję z tablic dla t.=87,5C, =0.336*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0.016.

Obliczam sumę strat :

Straty na przewodzie ssawnym o DN150

Opory miejscowe:

• wlot o ostrych krawędziach: - = 0.5 (1 sztuka),

• zawór kulowy - = 0.10 (1 sztuki),

• wylot o ostrych krawędziach - = 1.0 (1 sztuka).

• odmulacz - = 7.0 (1 sztuka).

Obliczam chropowatość względną:

• średnica przewodu - 168,3 mm,

• długość przewodu - 4,5 m,

• chropowatość bezwzględna - 0.02 mm.

Odczytuję z tablic dla t.=87,5C, =0.336*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:

=0.016.

Obliczam sumę strat :

Straty na kolektorach o DN200

Opory miejscowe:

• trójnik - = 0.95 (10 sztuk)

• kolano - = 0.12 (2 sztuki),

Obliczam chropowatość względną:

• średnica przewodu - 219,1 mm,

• długość przewodu - 15 m.

• chropowatość bezwzględna - 0.02 mm.

Odczytuję z tablic dla t.=87,5C, =0.336*10-6m2/s.

Obliczam liczbę Reynoldsa:

Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych :

=0.0145.

Obliczam sumę strat :

Łączne straty dla przepompowni