TEMA PROIECTULUI

Obiectul proiectului il reprezinta proiectarea elementelor unui sistem de termoficare cu apa fierbinte, bitubular inchis.

1. Sistematizarea teritoriala

In vecinatatea unui complex industrial e prevazuta in planul de sistematizare a teritoriului, constructia unui cartier de locuinte.In primul an se dau in folosinta cladirile de locuit si dotarile din microraionul M₁.Celelalte microraioane se vor sistematiza pe baza unei densitati brute egale cu a microraionului M₁.Regimul de constructie pentru cladirile microraionului considerat este de P+4, P+8, P+10.

2. Sursa de caldura

Pentru alimentarea cu caldura a constructiilor urbane si industriale se prevede extinderea CET care apartine complexului industrial prin montarea unui grup de termoficare cu condensatie si prize reglabile.CET se afla la distanta de 1000-2000 metri fata de microraionul considerat.Agentul incalzitor e apa fierbinte de parametrii:

Aceste temperaturi sunt valabile pentru regimul nominal (corespunzator temperaturii exterioare de calcul).

Reteaua din interiorul microraionului va fi amplasata subteran, fara canal termic, utilizand conducte preizolate.

3. Reteaua de termoficare.

In zona industriala si in extravilan conductele vor fi pozate aerian, iar in intravilan conductele vor fi amplasate subteran.

4. Sistemul de reglare al furnizarii caldurii.

Reglarea furnizarii caldurii se va face adoptand sistemul de reglare calitativ.

5. Instalatiile de incalzire.

Consumatorii urbani vor fi racordati pe cat posibil direct.Elementele de incalzire vor fi radiatoare din fonta sau daca e cazul CRP-uri.

Consumatorii industriali vor fi alimentati in exclusivitate in sistem de racordare direct singure.Centralele termice pentru consumatorii industriali vor fi registre, serpentine, aeroterme.

6. Instalatiile de preparare a apei calde.

Consumatorii urbani vor fi racordati utilizand prepararea apei calde in 2 trepte serie-serie cu instalatia de incalzire.

Consumatorii industriali vor fi racordati utilizand prepararea apei calde de consum intr-o treapta in paralel cu instalatiile de incalzire si prevazute cu acumulare.

REGLAREA FURNIZARII CALDURII

Reglarea furnizarii caldurii reprezinta un ansamblu de masuri care se iau in scopul corelarii intre necesarul de caldura real la consumator si energia livrata de sursa respectiva.Calitatea reglarii este apreciata dupa cum parametrii de temperatura interioara si respectiv de preparare a temperaturii apei calde de consum sunt mentinuti la valorile prevazute de standardele in vigoare.

Pentru consumatorii urbani:

Racordare directa cu amestec si elevator

• Racordare directa cu amestec si pompe

Pentru consumatori industriali :

Consumatori urbani:

unde:

n=regim nominal (valori cunoscute) ;

temperatura de confort termic interior cu valoarea cea mai raspandita in zona locuita (+18˚C,+20˚C);

(in regim nominal);

m=coeficient determinat experimental in functie de corpurile de incalzire utilizate in instalatiile interioare, pentru CRP-uri m

u=coeficient de amestec al ejectorului sau pompei de amestec;

Consumatori industriali

+15˚C,+16˚C

m=coeficient determinat experimental in functie de corpurile de incalzire utilizate in instalatiile interioare, m=0.25-0,26, pentru aeroterme m=0;

Calculul pentru consumatorii urbani:

Calculul pentru consumatorii industriali:

m=0.25

m=0

Cu datele din cele trei tabele se intocmeste graficul de reglare a furnizarii caldurii.

Graficul de reglare a furnizarii caldurii

Reglare calitativa    T_D=variabil

G =constant T_retur =variabila

Reglare cantitativa T_D=constant

G =variabil T_retur =variabila

Reglare mixta T_D=constant

G =variabil T_retur =variabila

Reglare prin intermitenta → z=variabil unde z este numarul de ore de functionare

Compararea graficelor de reglare si adaptarea unei curbe unice la CET

Se observa din grafic ca la o aceeasi temperatura exterioara, temperaturile T₁ solicitate de consumatorii urbani sunt mereu mai mari decat cele solicitate de consumatorii industriali, deoarece sursa este unica si reteaua este comuna pentru ambele tipuri de consumatori; se impune adoptarea unei singure curbe la centrala.

Apare mai economic de a adopta si pentru consumatorii industriali T_1u corespunzatoare consumatorilor urbani.In aceasta situatie tendinta care se va manifesta la consumatorii industriali este aceea de crestere a temperaturii de confort termic interior.

Pentru aceasta se va pune conditia obtinerii unor conditii de confort interior pentru consumatorii industriali ca si in situatia in care s-ar utiliza graficul propriu (sa am acelasi flux de caldura cedat).

T_2x=temperatura pe retur din instalatiile de incalzire (nu poate fi mai micade 15sC).Se calculeaza si pentru m 0 si se limiteaza pe grafic cu temperatura interioara t_i=16sC.

G -flux de caldura in situatia in care se utilizeaza graficul propriu;

G^'-flux de caldura in situatia in care se utilizeaza graficul urban;

m=0.25

m=0

Punctul de frangere in graficul de reglare

Temperatura pragului de frangere

t_ac=55^oC→T₁→ t_ac+(8÷10 ^oC) → T₁^'=65 ^oC

t_em-corespunde temperaturii medii de lunga durata pe perioada de

incalzire

Pentru    t_ec = -12 ^oC => t_em = 2÷3 ^oC

Pentru    t_ec = -15 ^oC => t_em = 0÷1 ^oC

Pentru    t_ec = -18 ^oC => t_em =-1÷0 ^oC

Pentru    t_ec = -21 ^oC => t_em =-2÷-1 ^oC

Se remarca la limita perioadei de incalzire de +10 ^oC ca temperatura T₁ scade la valori inacceptabile pentru preperarea apei calde de consum cu temperatura de 55 ^oC conform normelor in vigoare se impune deci furnizarea de la sursa a unui agent termic cu o temperatura cu cel putin 8÷10 ^oC mai mare decat temperatura apei calde ;astfel ca va aparea o temperatura caracteristica denumita temperatura punctului de frangere T₁^'=65 ^oC(pentru cazul nostru). Deoarece intre +10 ^oC si temperatura t_e^' temperaturile de la sursa sunt mai mari decat cele solicitate teoretic.Pentru procesul de incalzire se impune reglarea prin intermitenta in acelasi domeniu.

CALCULUL SARCINII TERMICE

Se intocmeste schema retelei de termoficare in care avem trei consumatori industriali si paisprezece consumatori urbani.

TABEL CALCULUL SARCINII TERMICE

CALCULUL HIDRAULIC

Scopul efectuarii calculului hidraulic consta in alegerea diametrelor conductelor pe diversele tronsoane ale retelei si in determinarea pierderilor de sarcina care apar prin circulatia agentului .Acest calcul nuse poate face fara cunoasterea urmatoarelor date:

-planul si configuratia retelei;

-natura agentului termic din retea si parametrii nominali ai acestuia;

-solutia de reglare a furnizarii caldurii;

-sarcinile termice nominale la fiecare abonat;

-natura agentului termic din instalatiile fiecarui abonat si parametrii acestora;

Calculul hidraulic cuprinde mai multe etape :

I.            Calculul debitelor de agent termic ;

II.          Calculul de dimensionare a retelei ;

III.        Calculul pierderilor de sarcina pe circuitele de alimentare a consumatorilor ;

IV.       Trasarea graficului piezometric si interpretarea acestuia.

I.Pentru determiniarea calculului este necesara cunoasterea urmatoarelor informatii:

temperatura corespunzatoare regimului nominal ;

tipul schemelor de racordare pentru instalatiile de incalzire si pentru apa calda de consum ;

sarcinile termice pentru fiecare consumator pe procesele consumatorilor de caldura ;

Pentru consumatorii industriali :

pentru acestia schema de racordare este directa simpla pentru instalatiile de incalzire si apa calda de consum intr-o treapta in paralel cu instalatia de incalzire si prevazuta cu acumulare ;

racordare directa cu amestec cu elevator pentru incalzirea si prepararea apei calde de consum serie-serie in doua trepte cu instalatie de incalzire.

Pentru consumatori urbani :

pentru acestia schema de racordare este directa cu amestec cu elevator pentru instalatia de incalzire si prepararea apei calde sanitare in doua trepte serie-serie cu instalatia de incalzire.

R₁,R₂ - robinete de izolare a punctului termic

F - filtru de impuritati

SC - schimbator de caldura pentru prepararea apei calde la consumatori industriali dispusa in paralel fata de consumatorii de incalzire

SCI - schimbator de caldura in treapta I pentru prepararea apei calde dispus in serie fata de compartimentul instalatiei de incalzire

SCII - schimbator de caldura in treapta a II a pentru prepararea apei calde dispus in serie si inaintea compartimentului instalatiei de incalzire

RAC - rezervor de acumulare

DD' - diafragma de laminare

RD - regulator de debit

D - debitmetru

t_e - temperatura exterioara

t_ar - temperatura apei reci (5 8^oC)

t_ac - temperatura apei calde (55^oC)

t_intermediar - temperatura realizata intre cele doua trepte de preparare a apei calde

Observatie:

Pentru consumatorii urbani treapta I de preparare a apei calde se valorifica potentialul termic al returului din instalatia de incalzire (prin intermediul vanei normal inchise)

Pentru consumatori industriali:

Pentru consumatori urbani:

CONSUMATORI INDUSTRIALI

CONSUMATORI URBANI

Alegerea diametrelor

In principiu la un debit de agent vehiculat pe un tronson de retea se poate prevede orice diametru de conducta,diferentele fiind concretizate in pierderi de sarcina mai mici sau mai mari.

La alegerea diametrelor tronsoanelor se procedeaza ca la un sistem de conducte lungi, la care preponderente sunt pierderile liniare de sarcina.

D_{p loc} D_{p liniar}

L_ech = (25% 30%) L_{fizica a tronsonului}

L_c = L + L_e

Criteriul de alegere al diametrelor il constituie pierderile specifice de sarcina cu valori recomandate in functie de tipul tronsonului.

D_p D_{p specific} = 1) magistrala - 30 60 Pa/m

= 2) pentru tronsoane de derivatie - 60 90 Pa/m

= 3) pentru bransament - 150 250 Pa/m

Fara a constitui un criteriu de alegere se va verifica viteza care trebuie sa fie intre 0.5 2.5 m/s chiar pana la 3 m/s.

Pentru bransamente se face o depasire a 250 Pa/m, creste viteza si creste si D_{p tr} => D_ph creste => D_ptot creste. Trebuie ca excedentul sa fie cat mai mic posibil.

Se identifica cel mai dezavantajat consumator ,dupa care se trece in tabelul de calcul hidraulic de la sursa la cel mai dezavantajat consumator.

La alegerea diamerelor se folosesc in mod curent nomograme de calcul in care se pot citi usor, la orice debit de agent si diametru de conducta,pierderea specifica de sarcina si viteza de circulatie a acestuia.

TABEL CALCUL HIDRAULIC

Trasarea graficului piezometric

Primul tronson nu se reprezinta la scara (CET-1) el apare de 5-10 cm.

Etapele de trasare a graficului :

1)la partea de jos a graficului se va trasa un tabel care contine 4 rubrici care contine:denumirea punctului,distanta intre puncte ,distante cumulate,schema de racordare.

2)se traseaza schema unifilara a retelei reprezentand traseul catre cel mai dezavantajat consumator .Indiferent care este cota centralei ,cota zero pentru presiuni se duce la cota centralei.

3)se traseaza graficul in lungul terenului

4)in dreptul tuturor statiilor centralizate si al PTI-urilor se deseneaza inaltimile hidrostatice corespunzatoare :

- pentru urban: numarul de nivele inmultit cu 2,70 este egal cu inaltimea hidrostatica(H_u)

- pentru industrial: H_ind=10 15 mCA

Inaltimea hidrostatica este inaltimea maxima la care se ridica apa in instalatia interioara.In dreptul ei este inaltimea maxima.

In dreptul fiecarui consumator se reprezinta presiunile maxime admise de instalatiile respective.

CONDITII DE RACORDARE DIRECTA

Conditia de evitare a avariei ↔ presiunea pe conducta de ducere la intrarea in instalatia interioara de incalzire, racordata direct, trebuie sa fie mai mica decat presiunea maxima admisa de instalatia respectiva.

!OBSERVATIE:daca presiunea la intrare este mai mare se poate incerca indeplinirea conditiei echipand instalatiile interioare cu corpuri de incalzire cu o presiune maxima admisa mai mare(CRP presiunea maxima admisa este de 60 mCA).Daca nici in aceasta situatie conditia nu se indeplineste se ia conditia racordarii indirecte a consumatorului respectiv.

Conditia de evitare a golirii instalatiei ↔ presiunea pe conducta de intoarcere in instalatia interioara de incalzire trebuie sa fie mai mare decat inaltime hidrostatica a consumatorului respectiv.

Conditia de evitare a vaporizarii ↔ in orice punct al instalatiei presiunea trebuie sa fie mai mare decat presiunea de saturatie corespunzatoare temperaturii maxime de lucru a punctului respectiv.

Conditia de echilibrare hidrauluica ↔ disponibilul de presiune la nivelul consumatorului trebuie consumat integral in instalatia acestuia (trebuie sa fie egal cu pierderile de sarcina din instalatia consumatorului).

!OBSERVATIE:daca disponibilul de persiune este mai mare decat pierderile de sarcina la consumator se vor introduce rezervele locale (diafragme de laminare) pentru anularea excedentelor de presiune.Daca sunt mai mici este necesara introducerea unor instalatii de ridicare a presiunii.

CALCULUL MECANIC

Calculul mecanic cuprinde mai multe etape:

• Intocmirea schemei termomecanice;
• Calculul grosimii peretilor conductelor;
• Calculul distantei intre suporturile mobile;
• Calculul configuratiilor natural elastice (compensatoarele L si Z);
• Calculul compensatorului curbat in forma de U;
• Calculul fortelor in puncte fixe;
• Calculul efortului echivalent intr-un punct de solicitare maxima.

Intocmirea schemei termomecanice se va face la scara 1:2000.Se vor reprezenta ambele conducte (tur-retur), conducta de retur fiind plasata in stanga conductei de tur in sensul de curgere de la sursa la consumator.

In schema se vor reprezenta punctele fixe obligatorii dupa cum urmeaza:

• o singura data pe diametrul cel mai mare la ramificatii;
• la intrarea in punctele termice, perpendicular pe acestea;
• la schimbarile de directie sub unghiuri mai mari de 140^o 
• in locul de montare al vanelor de sectorizare;
• ori de cate ori este necesara definirea configuratiilor elastice.

Intre doua puncte fixe trebuie sa existe obligatoriu un sistem de preluare a deformatiilor dar numai unul singur.

Calculul grosimii peretilor conductei

Metoda rezistentei admisibile.

p_i - presiunea max care se poate transmite accidental in sistemul retelelor de conducte.

d_i - diametrul interior (se asimileaza cu diametrele nominale).

j - coeficient de calitate al sudurii.    j = 1 (tevi groase cu diametrul

j = 0.8 . .0.9 (tevi sudate elicoidal cu diametrul >

; sigma la rupere T pentru d OL 35 ; OL37

pentru d > OL 44 ; OL 50

C_s = 3.75 pentru tevi groase cu diametrul

C_s = 3 pentru tevi sudate elicoidal cu diametrul >

C - coeficient de adaos C = 10 din valoarea raportului

Calculul se va face pentru cel putin 5 diametre diferite care sunt figurate in schema termomecanica.

Calculul grosimii peretilor conductelor ,s',(minim 5 diametre).

CET 1 - 1 DN 800

d_N 800

DN700

D_N 700

DN 400

d_N 400

DN 350

d_N 350

DN 250

d_N 250

Calculul distantelor intre suporturile mobile ,l'.

w - modul de rezistenta al conductei exprimat in cm², (din tabele).

500 600 daN/cm² - pozare aeriana si canale vizitabile.

200 250 daN/cm² - pozare subterana si canale nevizitabile.

- greutatea totala a conductei izolata + fluidul din interior, (din tabele).

CET 1 - 1 diametrul 800

w = 4095.33 cm³ 0.00409533 m³

= 600 daN/cm² 6000000 daN/m²

= 791.66 kg/m

l = 17.61 m

diametrul 700

w = 3164.11 cm³ 0.00316411 m³

= 600 daN/cm² 6000000 daN/m²

= 642.27 kg/m

l = 17.19 m

diametrul 400

w = 916.23 cm³ 0.00091623 m³

= 250 daN/cm² 2500000 daN/m²

= 273.05 kg/m

l = 9.15 m

diametrul 350

w = 933.29 cm³ 0.00093329 m³

= 250 daN/cm² 2500000 daN/m²

= 250.89 kg/m

l = 9.64 m

diametrul 250

w = 427.83 cm³ 0.00042783 m³

= 250 daN/cm² 2500000 daN/m²

= 152.98 kg/m

l = 8.36 m

CALCULUL CONFIGURATIEI ELASTICE NATURALE IN FORMA DE "L"

Componentele deplasarii punctului A sub efectul dilatarii termice

Coordonatele centrului de greutate al tronsoanelor AB si BC

Momentele statice ale sistemului in raport cu axele x si y

Coordonatele centrului de greutate al sistemului

Momentele de inertie ale sistemului in raport cu axele x si y

Momentele de inertie ale sistemului in raport cu axele xG si yG

Componentele fortelor elastice

Momentele de incovoiere in punctele A, B, C

Tensiunea maxima la incovoiere

Deplasarile laterale maxime ale conductei

CALCULUL CONFIGURATIEI ELASTICE NATURALE IN FORMA DE Z

Componentele deplasarii punctului A sub efectul dilatarii termice

Momentele statice ale sistemului in raport cu axele x si y

Coordonatele centrului de greutate

Momentele de inertie ale sistemului in raport cu axele x si y

Momentele de inertie ale sistemului in raport cu axele XG si YG

Componentele X(XG) si Y(YG

Momente de incovoiere

Tensiunea maxima la incovoiere

Pentru componentele X si Y ale fortei care actioneaza asupra reazemelor fixe se aplica urmatoarele expresii :

CALCULUL CONFIGURATIEI CURBATE IN FORMA DE "U"

Calculul lui ΔL

Din relatia se deduce B

Recalcularea lui A

Recalcularea lui σmax

Calculul fortei elastice X=Pk