WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

POLITECHNIKI WEARSZAWSKIEJ.

PROJEKT PRZEPOMPOWNI CIEPŁOWNICZEJ

Wykonali: Piotr Czarnecki

Andrzej Chmielewski

Grupa : COWiG 2

Wstęp

1.Dane:

- moc cieplna - Q=30 MW,

• temperatura na zasilaniu - t₂=110⁰C,

• temperatura na powrocie - t_p=70⁰C,

• ciśnienie statyczne - p_st=1,4 MPa.

2.Wybór pomp obiegowych

Parametry pracy obliczamy dla temperatury średniej:

Dla tej temperatury odczytaliśmy z tablic:

r=965.5 kg/m³, c_p=4,208 kJ/kgK.

Zatem objętościowe natężenie przepływu czynnika przez przepompownię wynosi:

.

Natomiast masowe natężenie przepływu:

.

Przyjęliśmy, że w przepompowni będą 2 pompy obiegowe (oraz jedna zapasowa) pracujące równolegle. Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez jedną pompę wynosi 297 m³/h i wysokości podnoszenia równej 65 m. Dla takich parametrów przyjęliśmy z katalogu pompę typu CM 100-250 firmy Grundfos (2900 L/MIN.) o mocy 70 kW.

3.Dobór przewodów tłocznych i ssących pomp obiegowych.

Przewód ssący:

Zakładamy prędkość przepływu c_s=1m/s.

.

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobraliśmy rurę przewodową 355,6 x 8 mm o średnicy nominalnej Dn_s=350 mm, o masie 40 kg.

Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Przewód tłoczny:

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

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobraliśmy rurę przewodową 323,9x8 mm o średnicy nominalnej Dn_t=300 mm, o masie 38 kg . Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Dobrałam konfuzory:

- na przewód ssawny: 323,9/133 o długości L = 550 mm

- na przewód tłoczny: 133/273 o długości L = 450 mm

( producent: Elektromontarz Północ)

4.Dobór kolektorów

Kolektory dobieraliśmy w sposób analogiczny jak przewody ssące. Na podstawie PN-74/H-74209 dobraliśmy na kolektory rury przewodowe

508´8 mm, których średnica nominalna Dn=500 mm, o masie 56 kg. Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze wynosi:

5.Dobór odmulaczy

Przyjęliśmy 2 (plus 1 zapasowy) magneto-odmulacze OISm typu 800/250 o masie 825 kg, wyprodukowane przez firmę SPAWTEST z Gdańska.

6.Dobór kompensatorów

Dobraliśmy z katalogu kompensatory osiowe Danmuff typu DX1S.350.16.125, o masie 101 kg i długości mm, firmy BREDAN.

7.Dobór kolanek do przewodu ssącego

Dobraliśmy kolanek hamburskich o średnicy nominalnej Dn=250 mm, kącie a=90⁰, promieniu gięcia równym 518 mm i masie 24,8 kg. Kolana zostały wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura sp. z o.o. ze Stalowej Woli.

8.Dobór kolanek do przewodu tłocznego

Dobraliśmy kolanek hamburskich o średnicy nominalnej Dn=250 mm, kącie a=90⁰, promieniu gięcia równym 518 mm i masie 24,8 kg. Kolana zostały wyprodukowane przez firmę TASTA Armatura sp. z o.o. ze Stalowej Woli.

9.Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych

Dobraliśmy 4 (+2) zawory kulowe na Dn=300 mm o symbolu AH-14c, każdy o długości 500 mm, masie 385 kg oraz 4 (+2) uchwytów do nich. Elementy te wyprodukowała firma ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania.

10.Dobór zaworów odcinających do odmulaczy

Dobraliśmy 4 (+2) zawory kulowe na Dn=300 mm o symbolu AH-14c, każdy o długości 500 mm, masie 385 kg oraz 4 (+2) uchwytów do nich. Elementy te wyprodukowała firma ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania.

11.Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych

Założyliśmy, że przewody sieciowe są wykonane z rur przewodowych

457´10 mm o średnicy nominalnej Dn=450 mm, o masie56 kg..

12.Dobór konfuzorów łączących przewody sieciowe z kolektorami

Dobraliśmy 2 konfuzor na średnicę 355,6/273 mm o długości L=260 mm i

1 dyfuzor na średnicę 273/355,6 mm o takiej samej długości jak konfuzor.

13.Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych

Dobraliśmy zawór klapowy na Dn=350 mm o numerze katalogowym L16-117-540 produkcji CSRS o masie 348 kg i długości 850 mm.

Dobór zaworów: spustowych dla kolektorów i odmulających dla odmulaczy

Dobraliśmy według BN-72/8973-08 odwadniacze rurociągów poziomych I.A/500/1,0 o symbolu 8973-08-1. Odwadniacze posiadają zawory. Ponadto dobraliśmy 2 zawory odmulające dla odmulaczy (kurki do sieci ciepłowniczych) na Dn=125 mm, długości 325 mm oraz 4 uchwyty do nich.

Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy

Dobraliśmy 4 zawory kulowe (kurki do sieci ciepłowniczych) na króciec odmulacza (Dn=15 mm) o długości 330 mm oraz 4 uchwyty do nich. Elementy wyprodukowała firma ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania.

Dobór zaworów odpowietrzających dla przewodów ssących

Przyjęliśmy odpowietrzacze rodzaju B (wg BN-72/8973-07) o numerze

8973-07-2 o Dn=25 mm (d­_z´g=32´6 mm). Ponadto dobraliśmy zawory (kurki do sieci ciepłowniczych) o długości 360 mm oraz 4 uchwyty do nich. Elementy wyprodukowała firma ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania.

Dobór przewodu obiegowego

Przyjęliśmy przewód obiegowy o średnicy nominalnej d_n=200 mm - rodzaj C1 (wg BN-72/8973-06).

Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego

Dobraliśmy 2 zawory (+2 uchwyty do nich) wyprodukowane przez firmę ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania o oznaczeniu AH12c i danych: Dn=200 mm, długość 800 mm, waga 101 kg.

Dobór pomp stabilizująco-uzupełniających

Założyliśmy wydajność pomp stabilizująco-uzupełniającą na 5% ydajności całej instalacji, czyli:

V1=30 m3/h.=0,00165m3/s

ich wysokość podnoszenia wynosi:

Dobraliśmy z katalogu Grundfos pompę stabilizująco-uzupełniającą (oraz 1 identyczną zapasową) typu NK 40-200 o mocy silnika 7,5kW

Dobór zaworów odcinających dla pomp stabilizująco-uzupełniających

Dobraliśmy zawory kulowe (kurki do sieci ciepłowniczych) na średnicę nominalną Dn=32mm, długości 370 mm oraz uchwyty do nich. Elementy wyprodukowała firma ZAWGAZ z Suchego Lasu k/Poznania.

Dobór zaworów zwrotnych dla pomp stabilizująco-uzupełniających

Przyjęliśmy 2 zawory zwrotne grzybowe, pokrywowe, kołnierzowe, o długości 180 mm każdy, o numerze katalogowym 287, na średnicę nominalną Dn = 32 mm. Zostały one wybrane z katalogu Biura Sprzedaży Pomp i Armatury Przemysłowej w Gliwicach ul. 1 Maja 28.

Dobór przewodów tłocznych i ssących dla pomp

stabilizująco-uzupełniających

• przewód ssący.

Zakładamy prędkość przepływu c_s=0,8 m/s. Czyli

.

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobraliśmy rurę przewodową o średnicy nominalnej Dn_s=50mm (d­_z´g=57´2,9 mm). Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

• Przewód tłoczny.

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

.

Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobraliśmy rurę przewodową o średnicy nominalnej Dn_t=40 mm (d­_z´g=44,5´2,6 mm). Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:

Dobór kolanek hamburskich dla pomp stabilizująco-uzupełniających

Przyjęliśmy dla:

• przewodu ssącego (Dn=50 mm) - kolana rodzaju 2d, kącie gięcia 90⁰, średnicy zewnętrznej 57 mm, promieniu gięcia 81 mm i masie 0,32 kg;

• przewodu tłocznego (Dn=40 mm) - kolana rodzaju 2d, kącie gięcia 90⁰, średnicy zewnętrznej 44,5 mm, promieniu gięcia 62 mm i masie 0,19 kg.

Opory wewnątrz przepompowni

• straty na przewodzie tłocznym o Dn=250 mm:

Opory miejscowe:

-wlot o ostrych krawędziach - x=0,5

-kolano - x=0,12

-zawór kulowy - x=0,1

-zawór zwrotny, klapowy, staliwny - x=0,6

-wylot o ostrych krawędziach - x=1,0

Czyli w naszym przypadku:

Obliczamy chropowatość bezwzględną:

-średnica przewodu - 250 mm,

-długość przewodu - 4,35 m,

-chropowatość względna - k=0,5 mm,

Odczytaliśmy z tablic dla t_śr=100⁰C ,u=0,2942×10^-6 m²/s.

Obliczamy liczbę Reynoldsa:

Ze wzoru Colebrooke'a-White'a obliczylismy wartość współczynnika oporów liniowych: l=0,02339

Suma strat wynosi:

• straty na przewodzie ssącym o Dn=250 mm:

-długość przewodu - 4,76 m,

-chropowatość względna - k=0,5 mm,

, l=0,02339.

Suma strat wynosi:

• straty na przewodzie sieciowym o Dn=450 mm:

-długość przewodu - 6,93 m,

-chropowatość względna - k=0,5 mm,

, l=0,02013

Suma strat wynosi:

• straty na kolektorze o Dn=500 mm:

-długość przewodu - 17,85 m,

-chropowatość względna - k=0,5 mm,

, l=0,01962.

Suma strat wynosi:

Czyli łączne straty w przepompowni to:

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

Opory miejscowe:

-kolano - x=0,2

-zawór klapowy, zwrotny - x=1,5

-zawór odcinający - x=0,1

-trójnik - x=0,95

-wylot ze zbiornika - x=0,5

Obliczamy sumę strat na odcinku przewodu ssącego:

Odczytaliśmy z tablic dla temperatury t=100⁰C wysokość ciśnienia parowania:

Odczytaliśmy z tablic ciśnienie nasycenia:

p₀=120790 Pa.

Obliczamy maksymalną wysokość ssania:

0,3 m.

Charakterystyka przewodu tłocznego o średnicy nominalnej Dn = 300 mm:

- długość przewodu L = 2,8 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 1,481⋅10^-1 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 0.02613,

- współczynnik β β = 1.00.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:

Charakterystyka przewodu sieciowego wewnątrz przepompowni, Dn = 350mm:

- długość przewodu L = 9,4 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 5,050⋅10^-1 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 2,00⋅10^-3,

- współczynnik β β = 1.00.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:

.

Charakterystyka przewodu ssawnego o Dn = 350:

Wyznaczam na podstawie danych z punktu 2 i z tablic parametry przewodu:

- długość przewodu L = 4,1m,

- przepuszczalność przewodu K²= 5,050⋅10^-1 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 2,00⋅10^-3,

- współczynnik β β = 1.00.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:

Charakterystyka kolektora o średnicy nominalnej Dn = 500 mm:

- długość przewodu L = 13,2 m,

- przepuszczalność przewodu K²= 2,829 m⁶/s²,

- opory liniowe w strefie ich kwadratowej zależności λ_kw= 0,02247,

- współczynnik β β = 1.00.

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:

.

Charakterystyka zastępcza przewodów w przepompowni:

Charakterystyka przewodu jest opisana równaniem:

Podstawiając za Q wartości liczbowe otrzymujemy dane zawarte na Wykresie 2 i w tabeli 1.

Tabela 1

Charakterystyka przewodów wewnątrz przepompowni
H, m	0,02	0,05	0,15	0,24	0,37	0,50	0,75	1,08
Q, m3/s	0,015	0,025	0,044	0,056	0,07	0,082	0,1	0,12
Q, m3/h	0	90	158,4	201,6	252	295,2	360	432

Charakterystyka przewodu sieci ciepłowniczej po uwzględnieniu strat w przepompowni:

Szukana charakterystyka jest sumą charakterystyk zastępczej przewodów w przepompowni i przewodu sieci ciepłowniczej.

Tabela 2.

Suma charakterystyk przewodu sieciowego z przewodami w pompowni
H, m	0,00	10,02	20,07	30,15	40,24	50,37	60,50	75,75	96,08
Q, m3/s	0	0,015	0,03	0,044	0,056	0,07	0,082	0,1	0,12
Q, m3/h	0	54	108	158,4	201,6	252	295,2	360	432

Wykaz elementów przepompowni.

L.p.	Nazwa części	Oznaczenie	ilosc	j.m.	Producent
1	pompa obiegowa	NK100-250; 70kW	4	szt.	GRUNDFOS
2	pompa stabilizująca	NK40-200; 7,5kW	2	szt.	GRUNDFOS
3	kolektor Dn=500 mm	wg PN-74/H-74209		szt.
4	odmulacz	OISM 800/250	4	szt.	SPAWTEST (Gdańsk)
5	kompensator	DX.1S.450.16.125		szt.	BREDAN
6	kolanko Dn=250 mm			szt.
7	zawór odcinający Dn=250 mm	AH-14c	12	szt.	ZAWGAZ (Suchy Las k. Poznania)
8	zawór odcinający Dn=450 mm			szt.	ZAWGAZ (Suchy Las k. Poznania)
9	konfuzor 500/450			szt.
10	zawór zwrotny Dn=150 mm	L16-117-525		szt.	CSRS
11	zawór spustowy	I.A/500/1.0 8973-08-1		szt.
12	zawór odmulający Dn=40 mm	wg BN-72/8973-08		szt.
13	zawór odpowietrzający Dn=15 mm		4	szt.	ZAWGAZ (Suchy Las k. Poznania)
14	zawór odpowietrzający Dn=25 mm	8973-07-2	4	szt.	ZAWGAZ (Suchy Las k. Poznania)
15	zawór odpowietrzający Dn=200 mm	AH-12c	2	szt.	ZAWGAZ (Suchy Las k. Poznania)
16	zawór odpowietrzający Dn=32 mm	287	2	szt.	Pompy i Armatura Przem. - Gliwice
17	zawór zwrotny Dn=32 mm			szt.
18	kolanko hamburskie Dn=50mm	rodzaj 2d		szt.
19	kolanko hamburskie Dn=40mm	rodzaj 2d		szt.
20	przewód Dn=250 mm		9,11	m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
21	przewód Dn=450 mm		6,93	m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
22	przewód Dn=32 mm			m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
23	przewód Dn=200 mm			m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
24	przewód Dn=40 mm			m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
25	przewód Dn=50 mm			m	ELEKTROMONTAŻ-PÓŁNOC
26

2

---