Robert Włodarczyk

Piotr Grzelecki

(COWiG-2)

Opieka: p. mgr Małgorzata Kwestarz

Projekt przepompowni

1. Opis techniczny

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

Woda sieciowa jest doprowadzana poprzez miejską sieć ciepłowniczą. W komorze zasuw znaj­duje się trójnik, przez który ciecz jest kierowana do przepompowni. Istnieje możliwość wyłączenia z obiegu przepompowni poprzez zamknięcie zaworów odcinających na wejściu i wyjściu przepom­powni 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, skąd jest kierowana przez dwa równoległe przewody ssawne do dwóch odmulaczy zaopatrzonych z obu stron w kulowe zawory odcinające (trzeci 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 dwóch pomp obie­gowych firmy Grundfos umieszczonych na oddzielnych fundamentach (tak jak poprzednio istnieje trzeci równoległy, rezerwowy obwód). Przed każdą pompą jest zainstalowany kulowy za­wór odcinający, a za pompą zawór zwrotny sprężynowy i kulowy zawór odcinający. Następnie ciecz wpływa do trzeciego kolektora zbiorczego, z któ­rego przez dyfuzor, kompensator, zawór odcinający i trójnik jest kierowana do sieci ciepłowniczej.

W celu uzupełnienia ubytków wody do drugiego kolektora są podłączone pompy stabilizujące i uzupełniające, które tłoczą uzdatnioną wodę z naczynia zbiorczego.

W najwyższych punktach przewodów są zawory odpowietrzające, a w najniższych odwadniacze.

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.

Ściany budynku powinny być ocieplone izolacją odporną na wilgoć. Wewnątrz do wysokości 1,5 m są położone kafle ceramiczne, a wyżej ściany są pomalowane farbą olejną. Aparatura kontrolno-pomiarowa jest połączona ze wskaźnikami w dyspozy­torni celem ciągłej kontroli urządzeń.

2. Część obliczeniowa

2.1 Dane początkowe:

moc cieplna Q=25 MW,

temperatura na zasilaniu t_z=110⁰C,

temperatura na powrocie t_p=70⁰C.

ciśnienie stabilizacji p_st=1MPa.

Schemat II

H[m]	10	20	40	60	75
Q[m^3/s]	0,05	0,08	0,125	0,16	0,18

I

2.2 Wybór pomp obiegowych

Parametry pracy obliczamy dla temperatury średniej:

Dla danej temperatury odczytano z tablic:

r=965 kg/m³

c_p=4,19 kJ/kgK

Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez przepompownię wynosi:

.

A masowe natężenie przepływu wynosi:

Przyjęto, że w przepompowni będą 3 pompy obiegowe (oraz jedna zapasowa) pracujące równolegle. Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez jedną pompę wynosi V/3 (czyli V₁=3090 l/min).

Na tej podstawie z wykresu I odczytano H = 57m H₂O. Zakładając straty linii ciśnień równe 3 m H₂O otrzymuje się wysokość podnoszenia H = 60 H₂O. Dla takich parametrów przyjęto pompy o mocy 90 kW i masie 876 kg każda typu NK 125-250/200 firmy Grundfos (dobierano korzystając z witryny firmy http://www.grundfos.pl)

2.3 Dobór przewodów tłocznych i ssących pomp obiegowych

• Przewód ssący.

Zakładamy prędkość przepływu c_s=1,0 m/s

.

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury przewodowe stalowe ze szwem i bez szwu) dobrano rurę przewodową bez szwu 273´5 mm o średnicy nominalnej DN_s=250 mm.

Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

• Przewód tłoczny.

Zakładamy prędkość przepływu c_t=1,5 m/s.

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury przewodowe stalowe ze szwem i bez szwu) dobrano rurę przewodową bez szwu 219,1´5 mm o średnicy nominalnej DN_t=200 mm.

Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

2.4. Dobór kolektorów

• Kolektory ssawne

Dla prędkości przepływu c_t=1,0 m/s średnica wynosi:

Zgodnie z PN-74/H-74209 przyjęto na kolektory rury przewodowe bez szwu 457´5 mm, o średnicy nominalnej DN=450 mm. Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze ssawnym wynosi:

• Kolektor tłoczny

Dla prędkości przepływu c_t=1,5 m/s średnica wynosi:

Zgodnie z PN-74/H-74209 przyjęto na kolektor rurę przewodową bez szwu 406,4´5 mm, o średnicy nominalnej DN=400 mm. Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze tłocznym wynosi:

2.5. Dobór odmulaczy

Przyjęto 3 (plus jeden zapasowy) magnetoodmulacze OISm typu 800/250 wyprodukowane przez firmę O.B.S „SPAW - TEST” Gdańsk

2.6. Dobór kompensatorów

Dobrano z katalogu jeden kompensator osiowy typu Dx1S.400.16.200 firmy Danmuff. Maksymalna kompensacja ΔL=200mm.

2.7. Dobór kolanek do przewodu ssącego.

Dobrano 4x1=4 kolana hamburskie o średnicy nominalnej DN=250, kącie gięcia α = 90°, promieniu gięcia R=1,5D firmy Inwit-Armatura.

2.8. Dobór kolanek do przewodu tłocznego

Dobrano 4*3=12 kolan hamburskich o średnicy nominalnej DN=200, kącie gięcia α = 90°, promieniu gięcia R=1,5D firmy Inwit-Armatura.

2.9. Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych

Na przewodach ssących przed pompami dobrano 4 kulowe zawory odcinające o średnicy DN=250 mm i masie m=204 kg firmy Zagwarz Sp.z o.o. o nr kat. AH-15c

Na przewodach tłocznych za pompami dobrano 4 kulowe zawory odcinające o średnicy DN=200 mm i masie m=140 kg firmy Zagwarz Sp. z o.o. o nr kat. AH-15c

2.10. Dobór zaworów odcinających do odmulaczy

Dobrano 8 kulowych zaworów odcinających (4 za i 4 przed odmulaczami) o średnicy DN=250 mm i masie m=204 kg firmy Zagwarz Sp. z o.o. o nr kat. AH-15c

2.11. Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych

Założono, że przewody sieciowe są wykonane z rur przewodowych bez szwu o średnicy nominalnej DN=400 m (jak dla kolektora tłocznego). Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Dobrano 3 kulowe zawory odcinające o średnicy DN=400 mm firmy Zagwarz Sp. z o.o. o nr kat. AH-15c

2.12. Dobór konfuzorów i dyfuzorów.

Dobrano jeden dyfuzor łączący przewód sieciowy z kolektorem: Φ400/Φ450/L=500

Dobrano 4 dyfuzory za wyjściem pomp obiegowych: Φ125/Φ200/L=1500

Konfuzory przed wejściem do pomp obiegowych nie są potrzebne, ze względu na tą samą średnicę króćca ssawnego (DN 150).

2.13. Dobór zaworów zwrotnych do pomp obiegowych

Dobrano 4 zawory zwrotne klapowe staliwne za pompami obiegowymi o średnicy DN=200 mm, masie m=91 kg i długości L=550 mm (nr kat. L16-117-525)

2.14. Dobór zaworów spustowych dla kolektorów i odmulających dla odmulaczy

Zawory spustowe: dobrano 3 zawory kulowe typ AH-2c, DN 50,

firmy ZAWGAZ,

Zawory odpowietrzające: dobrano 3 zawory kulowe typu AH-2c-MK DN25

firmy ZAWGAZ

Zawory odmulające: dobrano 3 zawory odmulające kulowe AH-2c DN 32

firmy ZAWGAZ

2.15. Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy

Dobieram 3 zawory kulowe odcinające na króciec odmulacza (Dn=20 mm) o długości 150 mm i nr: 286555. Elementy wyprodukowała firma NAVAL .

2.16. Dobór przewodu obiegowego (bypass)

Zgodnie z normą BN-72/8973-06 przyjęto przewód obiegowy o średnicy nominalnej DN 150 mm typu C1. Promień gięcia wynosi R 375 mm, masa m=134 kg. Na przewodzie obiegowym zainstalowane są dwa odpowietrzacze, jeden odwadniacz (korek spustowy) i dwa zawory odcinające.

2.17. Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego

Dobrano 2 kulowe zawory odcinające o średnicy DN=150 mm i masie m=79 kg firmy Zagwarz Sp. z o.o. o nr kat. AH-12c

2.18. Dobór pomp stabilizująco - uzupełniających

Zakładam wydajność pomp stabilizująco - uzupełniających na 5% wydajności całej instalacji:

Wysokość podnoszenia pomp w trybie stabilizacji wynosi :

m_H2O

Wysokość podnoszenia pomp w trybie uzupełnienia wynosi :

m_H2O

m_H2O

Dobrano z katalogu firmy Grundfos 4 pompy (w tym jedną zapasową) o mocy nominalnej 5,5 kW i masie 92 kg każda typu NBE 32-160/177 (jednostopniowe pompy monoblokowe) (korzystano z witryny firmy http://www.grundfos.pl)

Pompy pracują w układzie szeregowym: w trybie uzupełnienia pracują dwie pompy (prędkość obrotowa n = 94 ÷ 98 % n_max), w trybie stabilizacji dochodzi trzecia pompa (prędkość obrotowa n = 84 ÷ 89 % n_max).

2.19. Dobór przewodów ssących i tłocznych pomp stabilizująco-uzupełniających

• Przewód ssawny :

Zakładam prędkość przepływu : cs = 1 m/s.

m

Zgodnie z normą PN-74/H-74209 dobrano rurę przewodową stalową bez szwu D_z x g = 108,0 x 4 mm o średnicy nominalnej DN = 100.

Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

m/s

● Przewód tłoczny :

Zakładam prędkość przepływu : cs= 1,2 m/s.

m

Zgodnie z normą PN-74/H-74209 dobrano rurę przewodową stalową bez szwu D_z x g = 101,6 x 5 mm o średnicy nominalnej DN = 100.

Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

m/s

2.19. Dobór zaworów odcinających dla pomp stabilizująco - uzupełniających

Dobrano 4 x 3 = 12 kulowych zaworów odcinających (dla danej pompy przed i za pompą oraz na obejściu) o średnicy DN=100 i masie m=28 kg firmy Zagwarz Sp. z o.o. o nr kat. AH-12c

2.20. Dobór zaworu zwrotnego do pomp stabilizująco - uzupełniających

Dobrano 4 zawory zwrotne klapowe staliwne o średnicy DN=100, masie m=35 kg i długości L=350 mm (nr kat. L16-117-525)

Opory wewnątrz przepompowni.

Straty na przewodzie ssawnym Dn = 200 mm:

Opory miejscowe:

- wlot o ostrych krawędziach: - ζ = 0.5 (2 sztuki),

- kolano - ζ = 0.12 (1 sztuka),

- zawór - ζ = 0.10 (3 sztuki)

- odmulacz - ζ = 0.7 (1 sztuka),

- konfuzor - ζ = 0.5 (1 sztuka),

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

Obliczona chropowatość względną:

- średnica zewn przewodu - 219,1 mm,

- długość przewodu - 5 m,

- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.

Odczytano z tablic dla tśr.=100°C, υ=0.3259*10-6m2/s.

Obliczono liczbę Reynoldsa:

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

λ=0.023

Obliczono sumę strat :

Straty na przewodzie tłocznym o Dn =175 mm:

Opory miejscowe:

- kolano - ζ = 0.12 (1 sztuka),

- zawór - ζ = 0.10 (1 sztuka),

- zawór zwrotny klapowy - ζ = 0.6 (1 sztuka),

- wylot o ostrych kraw. -
=1.0 (1 sztuka).

Obliczono chropowatość względną:

- średnica przewodu - 193,7 mm,

- długość przewodu - 3 m,

- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.

Odczytano z tablic dla tśr.=100°C, υ=0.3259*10-6m2/s.

Obliczono liczbę Reynoldsa:

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

λ=0.024

Obliczono sumę strat

Straty na przewodzie sieciowym o Dn = 250 mm:

Opory miejscowe:

- trójnik - ζ = 0.95 (2 sztuki),

- zawór - ζ = 0.6 (2 sztuki),

- kompensator - ζ = 0.15 (2 sztuki),

Obliczono chropowatość względną:

- średnica przewodu - 273 mm,

- długość przewodu - 10 m,

- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.

Odczytano z tablic dla tśr.=100°C, υ=0.3259*10-6m2/s.

Obliczono liczbę Reynoldsa:

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

λ=0.0239.

Obliczono sumę strat :

Straty na kolektorze ssawnym o Dn = 300 mm:

Opory miejscowe:

- dyfuzor -ξ = 1.0 (1 sztuka)

Obliczono chropowatość względną:

- średnica przewodu - 323,9 mm,

- długość przewodu - 8m.

- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.

Odczytano z tablic dla tśr.=100°C, υ=0.3259*10-6m2/s.

Obliczono liczbę Reynoldsa:

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

λ=0.0235

Obliczam sumę strat :

• Łączne straty w przepompowni:
  
  
  
  
  

Parametry pracy układu:

Parametry pracy zostały odczytane z wykresu. Zamieszczony w nim fragment charakterystyki pomp obiegowych została przerysowana z programu doboru pomp WinCAPS wersji 7.0 firmy Grundfos. Na tej podstawie otrzymano:

- H = 44 m_H2O ,

- Q = 222,48 m³/h.

8

---