Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Środowiska
Projekt przepompowni
Małgorzata Rojek
Grzegorz Stelmach
COWiG 4
1. Dane początkowe:
moc cieplna Q=15 MW,
temperatura na zasilaniu tz=1100C,
temperatura na powrocie tp=700C.
ciśnienie stabilizacji pst=0,8MPa.
Schemat I
H[m] |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
75 |
95 |
Q[m3/s] |
0,015 |
0,025 |
0,044 |
0,056 |
0,07 |
0,082 |
0,1 |
0,12 |
I
Przeznaczenie przepompowni.
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. Dobór pomp obiegowych
Parametry pracy obliczamy dla temperatury średniej czynnika:
r=965,5 kg/m3
cp=4,208 kJ/kgK.
Objętościowe natężenie przepływu czynnika przez przepompownię wynosi:
.
Przyjmujemy, że w przepompowni będą 2 pompy obiegowe (oraz jedna zapasowa) pracujące równolegle. Przez każdą z pomp płynął będzie wydatek równy 0,04615 m3/s, natomiast wysokość podnoszenia pomp odczytujemy z charakterystyki układu dla wydatku 332,28 m3/s. Wymagana wysokość podnoszenia równa jest 67 m. Dobieramy pompy firmy Grundfos typ
NK 65-315 o mocy 75 kW każda.
3. Dobór przewodów tłocznych i ssących do pomp obiegowych
Przewód ssący.
Zakładamy prędkość przepływu cs=1,0 m/s.
.
Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury przewodowe stalowe ze szwem i bez szwu) dobieramy rurę przewodową bez szwu 273´6,3 mm o średnicy nominalnej Dns=250 mm.
Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:
Przewód tłoczny.
Zakładamy prędkość przepływu ct=1,5 m/s.
Na podstawie PN-74/H-74209 (Rury przewodowe stalowe ze szwem i bez szwu) dobieramy rurę przewodową bez szwu 219,1´6,3 mm o średnicy nominalnej Dnt=200 mm.
Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:
4. Dobór kolektorów
kolektor ssawny
Zakładamy prędkość przepływu cs=1,0 m/s
Kolektor ssawny dobieramy na podstawie PN-74/H-74209: 355,6´6,3 mm, o średnicy nominalnej Dn=350 mm. Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze ssawnym wynosi:
kolektor tłoczny
Zakładamy prędkość przepływu ct=1,35 m/s.
Kolektor tłoczny dobieram na podstawie PN-74/H-74209: 323,9´7,1 mm, o średnicy nominalnej Dn=300 mm.
Rzeczywista prędkość przepływu w kolektorze tłocznym wynosi:
5. Dobór odmulaczy
Przyjęto 2 ( plus 1 zapasowy ) magnetoodmulacze typu MOS 500/250
Wyprodukowane przez firmę Spaw-Test.
6. Dobór kompensatorów
Dobieram z katalogu firmy Danmuff następujące kompensatory :
2 kompensatory na przewodach głównych na :
DN 300 typ DX2S.500.16.150
2 kompensatory na przewodach doprowadzających na :
DN 300 typ DX2S.300.16.140
7. Dobór kolanek do przewodu ssącego.
Dobrano 3 kolanka hamburskie o średnicy nominalnej DN 250, kąt gięcia
α = 90° wyprodukowane przez firmę INWIT.
8. Dobór kolanek do przewodu tłocznego
Dobrano 3 kolanka hamburskie o średnicy nominalnej DN 200, kąt gięcia
α = 90° wyprodukowane przez firmę INWIT.
9. Dobór zaworów odcinających do pomp obiegowych
Dobrano 3 zawory odcinające na średnicę DN250 oraz
3 zawory odcinające na średnicę DN 200 firmy BROEN-DZT.
10. Dobór zaworów odcinających do odmulaczy
Dobrano 6 zaworów odcinających na średnicę DN 250 firmy BROEN-DZT.
11. Dobór zaworów odcinających na przewodach sieciowych
Dobrano 6 zaworów odcinających na średnicę DN 300 firmy BROEN-DZT
12. Dobór konfuzorów łączących przewody sieciowe z kolektorami
Dobrano konfuzory na średnice 273/355 dla kolektora ssawnego
Dobrano konfuzory na średnice 219/323,9 dla kolektora tłocznego
13. Dobór zaworu zwrotnego do pomp obiegowych
Dobieramy 3 zawory klapowe WKP1 na średnicę DN 200
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
15. Dobór zaworów odpowietrzających dla odmulaczy
Dobrano 3 zawory kulowe typ AH-2c firmy ZAWGAZ
16. Dobór przewodu obiegowego (bypass)
Przyjęto przewód obiegowy o średnicy nominalnej DN 100
17. Dobór zaworów odcinających dla przewodu obiegowego
Dobrano 2 zawory odcinające na średnicę DN 125 firmy BROEN-DZT
18. Dobór pomp stabilizująco - uzupełniających
Zakładam wydajność pomp stabilizująco - uzupełniających na 3% wydajności całej instalacji
m3/s =9,97 m3/h
Wysokość podnoszenia pomp wynosi :
mH2O
Dobrano z katalogu trzy pompy stabilizująco-uzupełniające (oraz jedną identyczną zapasową) TP 50-360/2 o mocy 4 kW. Parametry pracy pojedynczej pompy Q=10 m3/h ; H=28 m.
19. Dobór zaworów odcinających dla pomp stabilizująco - uzupełniających
Dobrano 8 zaworów odcinających na średnicę DN 50 firmy BROEN-DZT
20. Dobór zaworu zwrotnego do pomp stabilizująco - uzupełniających
Dobrano zawór zwrotny klapowy WKP1 na średnicę DN 50.
21. Dobór przewodów ssących i tłocznych dla pomp stabilizujących.
● Przewód ssawny :
Zakładam prędkość przepływu : cs= 1 m/s.
Korzystamy ze wzoru :
[m]
m
Zgodnie z PN-74/H-74209 przyjęto na kolektory rury przewodowe
Dz x g = 50 × 4,5 mm, których średnica nominalna wynosi DN = 50 Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:
m/s
● Przewód tłoczny :
Zakładam prędkość przepływu : cs= 1,4 m/s.
m
Z PN-74/H-74209 (Rury stalowe ze szwem i bez szwu przewodowe) dobrano rurę przewodową Dz x g = 543,2mm o średnicy nominalnej DN = 50 mm.
Rzeczywista prędkość przepływu wynosi:
m/s
Opory wewnątrz przepompowni.
Straty na przewodzie ssawnym Dn = 250 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 wewn przewodu - 260,4 mm,
- długość przewodu - 5 m,
- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.
Odczytano z tablic dla tśr.=90°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 tłocznym o Dn =200 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 - 206,5 mm,
- długość przewodu - 3 m,
- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.
Odczytano z tablic dla tśr.=90°C, υ=0.3259*10-6m2/s.
Obliczono liczbę Reynoldsa:
Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych:
λ=0.0245
Obliczono sumę strat
Straty na przewodzie sieciowym o Dn = 300 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 - 303,9 mm,
- długość przewodu - 10 m,
- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.
Odczytano z tablic dla tśr.=90°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 = 350 mm:
Opory miejscowe:
- dyfuzor -ξ = 1.0 (1 sztuka)
Obliczono chropowatość względną:
- średnica przewodu - 343 mm,
- długość przewodu - 8m.
- chropowatość bezwzględna - 0.5 mm.
Odczytano z tablic dla tśr.=90°C, υ=0.3259*10-6m2/s.
Obliczono liczbę Reynoldsa:
Z wykresu Colebrooke`a-White`a odczytano wartość współczynnika oporów liniowych :
λ=0.0164
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 = 71 mH2O ,
- Q = 332,28 m3/h.
10