Universitatea Tehnica de Constructii BucurestiFacultatea de
Inginerie a Instalatiilor
Proiect Retele Termice
Student: Ghita Petre Anul V Gr I IC Seral2015
Memoriu Justificativ Obiectul studiului de fata il constituie
proiectarea elementelor unui sistem de alimentare cu caldura a unui
ansamblu urban si industrial in varianta bitubular inchis. S-au
analizat si comparat doua solutii de proiectare a acestui sistem
din punct de vedere al consumului de metal si al consumului de
energie.Calculul sarcinii termice necesare a fost facut pentru un
microraion din cadrul ansamblului urban, in functie de aceasta
determinandu-se pe baza unei densitati termice egale si celelalte
microraioane ale ansamblului urban.1. Alimentarea consumatorilor
urbani si industriali, este facuta prin intermediul unei CET
amplasata la 500 de metri fata de ora. Agentul de incalzire este
apa fierbinte cu parametrii 90/70 pentru consumatorii urbani si
150/70 pentru consumatorii industriali in varianta racordarii
directe, precum si 90/70 atat pentru consumatorii urbani i 150/65
pentru consumatori industriali in varianta racordarii indirecte, la
o temperatura exterioara de te= -21 [C].2. Amplasarea retelei:
Conductele de termoficare care alimenteaza micoraionul M7 sunt
amplasate in canale nevizitabile. Pentru traseul retelei s-a
adoptat solutia arborescenta, avand in vedere practica din acest
domeniu. Punctele termice, in numar de 12, au fost amplasate in
subsoluri tehnice prevazute cu amenajari de protectie specifice.
Numarul lor a fost stabilit in conformitate cu normativele in
vigoare in functie de modul de racordare al consumatorilor. Pentru
conductele care alimenteaza consumatorii industriali s-a adoptat o
amplasare aeriana pe stalpi de sustinere din beton armat.3.
Reglarea furnizarii caldurii: Pentru reglarea furnizarii caldurii
s-au calculat si trasat doua grafice: unul aferent solutiei de
racordare directa cu amestec prin pompe si altul aferent solutiei
de racordare indirecta. In privinta furnizarii caldurii pentru
consumatorii industriali s-a adoptat utilizarea graficului de
reglare pentru consumatorii urbani.4. Calculul sarcinii termice:
Acest calcul are ca obiect cunoasterea necesarului de caldura
pentru incalzire, prepararea apei calde de consum, in vederea
dimensionarii retelei de termoficare la parametrii etapei finale
cand intra in folosinta intregului ansamblu de locuinte In functie
de sarcina termica data din microraionul M4 a fost stabilita
sarcina termica totala pentru intreg ansamblul de locuinte: QT=
11,28 MW .In privinta consumatorilor industriali s-a adoptat
aceeasi metodologie de calcul si s-a determinat sarcina termica
totala QT= 114.6 MW .5. Calculul hidraulic: Au fost calculate
debitele de agent termic vehiculat in retea atat in varianta
racordarii directe cu amestec prin pompe cat si in varianta
racordarii indirecte folosind schema de preparare a apei calde in 2
trepte serie-paralel. Regimul hidraulic a fost definit prin
elaborarea calculelor de alegere a elementelor, de stabilire a
pierderilor de sarcina, in care s-a tinut seama ca viteza agentului
termic in conducte si presiunea specifica sa se situeze in limitele
normale, pentru a nu se pune in pericol reteaua de termoficare. In
urma acestor calcule s-a trasat graficul piezometric in asa fel
incat sa fie respectate toate conditiile de buna functionare a
instalatiei. Din analiza graficului piezometric s-a optat pentru
echiparea cladirilor cu radiatoare noi din fonta si s-au stabilit
inaltimile de pompare pentru grupurile de pompare din CET astfel:
Solutia 1: Hc = 76.8 mH2OHa = 21.8 mH2OHst = 30 mH2ODeasemenea s-au
ales si diametrele diafragmelor de laminare care trebuie montate la
nivelul punctelor termice din microraionul M4.6. Calculul mecanic:
Acest calcul are la baza elaborarea schemei termomecanice. Schema
termomecanica a fost realizata pe baza planului de situatie si a
recomandarilor privind preluarea deformatiilor termice. In ceea ce
priveste reteaua din microraionul M4 s-a tinut seama de lungimile
maxime admise rezultate din conditia de a nu depasi tensiunea
maxima admisa.
CUPRINSUL Proiectului:
A. Piese scrise Tema proiectului Memoriu Justificativ Note de
Calcul. Capitolul 1. Reglarea furnizarii caldurii. Capitolul 2.
Calculul sarcinii termice. Capitolul 3. Calculul hidraulic al
retelei. Capitolul 4. Calculul mecanic al retelei
B. Piese desenate. Plan de situatie pentru microraion. Graficul
de reglaj calitativ: varianta racordarii directe si varianta
racordarii indirecte.Scheme de calcul hidraulic format A3 pentru
microraion, ansamblul urban si industrial in cele doua variante de
racordare. Graficul piezometric - varianta racordarii directe,
respectiv racordarii indirecte. Schema termomecanica a ansablului
urban si industrial.
Capitolul 1. Reglarea furnizarii caldurii
Prin reglarea furnizarii caldurii se intelege ansamblul de
masuri si interventii realizate in scopul obtinerii unui acord
intre energia produsa de sursa si cea solicitata de
consumator.Procesul de baza considerat la trasarea graficelor de
reglare este procesul de incalzire, celelalte procese (preparare
apa calda de consum, ventilare, consum tehnologic) aducand niste
corectii acestor grafice.Trasarea graficelor de reglare:Sarcina
termica furnizata intr-un sistem de alimentare cu caldura
centralizat se calculeaza cu:Q = Z * c * G * (T1-T2) - Z = numarul
de ore de functionare al sistemului de incalzire- G = debitul de
agent termic - c = caldura specifica a agentului termic- T1,T2 =
temperatura pe conducta de ducere, respectiv de intoarcere in
sistemul de alimentare centralizata cu caldura.Tipuri de reglare
reglare calitativa: T = variabil, G = constant; reglare
cantitativa: T = constant, G = variabil; reglare mixta: T =
variabil, G = variabil; reglare intermitenta: Z = variabil, G, T =
constantReglarea se poate face: centralizata la sursa locala la
punctual termic individuala la fiecare corp de incalzire
Graficul de reglareSe reprezinta grafic variatia temperaturii
agentului termic de incalzire pentru consumatorii urbani si
industriali in functie de variatia temperaturii
exterioare.Consumatori urbani:
t1 =
t2 = T1 = t1 + u ( t1 t2 ) t1,t2 = temperatura agentului termic
pe conducta de ducere, respectiv intoarcere a retelei secundare. T1
= temperatura agentului termic pe conducta de ducere in sistemul de
alimentare centralizata cu caldura. ti = temperatura aerului
interior preponderenta in incaperile consumatorilor ti = +20 C (pt
racordare serie-paralel)
tn = diferenta de temperaturi corespunzatoare regimului
nominal
tn = ( t1 t2 )n = 90 70 = 20 C
tn = 20 C
n= ti tec tec = temperatura exterioara de calcul te =
temperatura exterioara te = [+ 10 C, tec] = ti te n = . m =
coeficient experimental, care exprima capacitatea unui corp de
incalzire de a acumula, respectiv, a ceda caldura mediului in care
este amplasat. m = 0.33 radiatoare din fonta (CRP) u = coefficient
de amestec,te/n (/n)1/(m+1)ntDitRitRxG'/G
1050.1390.203892.539.7627.959.860.2461
5100.2780.356492.559.7836.1522.130.4573
0150.4170.494192.578.4342.9832.270.6234
-5200.5560.623192.596.264941.190.7516
-10250.6940.74592.5113.454.4149.120.8479
-15300.8330.863192.5130.2459.4356.60.926
-18330.9170.932592.5140.2362.2960.950.9668
-21361192.515065651
Consumatori industriali:
T1 =
T2 = - T1,T2 = temperatura agentului termic pe conducta de
ducere, respectiv intoarcere a retelei principale ti = temperatura
aerului interior preponderenta in incaperile consumatorilor
industriali ti = 15 C (pt racordare serie-paralel) tn = diferenta
de temperatura corespunzatoare regimului nominaltn = ( T1 T2 )n =
150 65 = 85 C. n= ti tec te = temperatura exterioara te = [+ 10 C,
tec] = ti te n = m = coeficient experimental, care exprima
capacitatea unui corp de incalzire de a acumula, respectiv, a ceda
caldura mediului in care este amplasat. m = 0 aeroterme te/n
(/n)1/(m+1)ntDitRitRxG'/G
1050.1390.203892.539.7627.959.860.2461
5100.2780.356492.559.7836.1522.130.4573
0150.4170.494192.578.4342.9832.270.6234
-5200.5560.623192.596.264941.190.7516
-10250.6940.74592.5113.454.4149.120.8479
-15300.8330.863192.5130.2459.4356.60.926
-18330.9170.932592.5140.2362.2960.950.9668
-21361192.515065651
Compararea graficelor de reglareDin compararea graficelor de
reglare rezulta ca permanent consumatorii urbani solicita din
sistemul de termoficare temperature mai ridicata decat consumatorii
industriali. Deoarece avem la dispozitie o sursa unica pentru
prepararea agentului termic si o retea de transport si distributie
cu tronsoane comune pentru cele doua tipuri de consumatori, vom
alege curba de reglare specifica consumatorilor urbani si pentru
consumatorii industriali.
Q==ti=15CT2x=T2i-(T1u-T1i)Q=G*c*( T1i-T2i)=G*c*(T1u-T2x)
=
te/n (/n)1/(m+1)ntDitRitRxG'/G
1050.1390.203892.539.7627.959.860.2461
5100.2780.356492.559.7836.1522.130.4573
0150.4170.494192.578.4342.9832.270.6234
-5200.5560.623192.596.264941.190.7516
-10250.6940.74592.5113.454.4149.120.8479
-15300.8330.863192.5130.2459.4356.60.926
-18330.9170.932592.5140.2362.2960.950.9668
-21361192.515065651
Stabilirea punctului de frangere a graficului de reglareS-a
constatat ca in preajma unei temperaturi exterioare ridicate,
temperaturile agentului termic primar pe conducta de ducere sunt
relative scazute, incat nu pot permite prepararea apei calde de
consum menajer la temperatura normata de 55C.In aceasta situatie se
limiteaza graficul de reglare la 65C, pentru satisfacerea
procesului de producere a apei calde de consum.Temperatura
agentului termic primar,pentru consumatorii industriali, pe
conducta de intoarcere se limiteaza la temperatura de
15C.Stabilirea temperaturii corespunzatore punctului de frangere si
a temperaturii exterioare medii de lunga durataT1'T1''T1u
6592130
t1't1''t1u
47.56395
t2't2''t2u
425270
pt t.ec = - 21C t.em (-2...1) C T',t'(temperaturi
corespunzatoare pct de frangere)T'',t''(temperaturi corspunzatoare
temperaturii medeii de lunga durata)
Capitolul 2. Calculul sarcinii termice. N= 4 (nr de ordine)
Cartier Sdincalzireda.c.cQincQa.c.c
-m^2MW/m^2MW/m^3MWMW
M1951389.98549E-051.87228E-059.5001.781
M2988899.8751.851
M3993869.9241.861
M4951389.5001.781
M5951389.5001.781
M6865388.6411.620
M710497010.4821.965
M8951389.5001.781
M9865388.6411.620
DENUMIREQincQaccQtotal
MWMWMW
M19.5001.78111.281
M29.8751.85111.726
M39.9241.86111.785
M49.5001.78111.281
M59.5001.78111.281
M68.6411.62010.261
M710.4821.96512.447
M89.5001.78111.281
M98.6411.62010.261
Total Rezidential85.56316.043101.606
PTI130.81.5432.3
PTI239.62.37642.0
PTI338.41.9240.3
TOTAL INDUSTRIAL108.85.8114.6
TOTAL194.421.9216.2
QCEC Total227.1
CALCULUL DEBITULUI DE AGENT TERMIC
Consumatori urbaniAvand in vedere modul de racordare a
consumatorilor urbani la reteaua principala de distributie a
agentului termic primar (doua trepte, serie- serie ), debitul de
agent termic se va calcula astfel:GP.T= Gincalzire+Ga.c.c
Gincalzire = debitul de agent termic pentru incalzire Ga.c.c=
debitul de agent termic pentru prepararea apei calde de consum
menajer GP.T = debitul total de agent termic primar necesar la
punctul termic.
Gincalzire= [t/h]
Ga.c.c = Qa.c.c(2)P.T = sarcina termica necesara pentru
prepararea apei calde de consum menajer, preluata din reteaua
termica, in treapta a doua, la punctul termic. QincalzireP.T =
sarcina termica necesara pentru incalzire, la punctul termic
Qa.c.c(2)P.T= ta.c.= temperatura apei calde ta.c.=55C ta.r.=
temperatura apei reci-calde, ta.r.=(510)C ta.r.= 10 C tint. =
temperatura intermediara a apei, tinterm =t2'-(58) C tinterm = 40 C
t2' = temperatura coresp pct de frangere t2'= 54(53.8) C
Consumatori industrialiAvand in vedere modul de racordare a
consumatorilor urbani la reteaua principala de distributie a
agentului termic primar debitul de agent termic se va calcula
astfel:GP.T= Gincalzire+Ga.c.c Gincalzire = debitul de agent termic
pentru incalzire Ga.c.c= debitul de agent termic pentru prepararea
apei calde de consum menajer GP.T = debitul total de agent termic
primar necesar la punctul termic
Gincalzire=
Ga.c.c = T1= temperatura agentului termic, corespunzatoare
punctului de frangere, pe conducta de ducere, T1=65C T3=
32...35C
Capitolul 3. Calculul hidraulic al retelei.Retelele de
termoficare fac parte din categoria retelelor lungi, la care
predomina pierderile de sarcina liniare.Pierderile de sarcina
locale sunt aproximativ (2030 )% din valoarea pierderilor de
sarcina liniare. Se va introduce o lungime fictiva (echivalenta),
de (2030 )% din lungimea tronsonului, in scopul transformarii
pierderii de sarcina locala in pierdere de sarcina
liniara.Lc=Ltr+LeLc= lungimea de calcul a tronsonului;Ltr= lungimea
reala a tronsonului;Le= lungimea echivalenta a tronsonului;Le=
(0.20.3)* LtrLe= 0.25 * LtrPentru dimensionarea tronsoanelor se
utilizeaza pierderi de sarcina specifice pe tipuri de tronsoane,
care au fost determinate in urma unor calcule tehnico-economice.
Pierderile de sarcina specifice au urmatoarele valori: P sp=3060
Pa/m pentru tronsoanele tip magistrala; P sp=60100 Pa/m pentru
tronsoanele retelei de distributie; P sp=150300 Pa/m pentru
tronsoanele tip bransament;Magistrala este tronsonul de lungime
mare, care alimenteaza foarte multi consumatori (pleaca de la
sursa).Tronsoanele retelei de distributie sunt acele tronsoane care
alimenteaza 23 consumatori.Bransamentul este tronsonul care are la
capat un singur consumator.Viteza agentului termic nu constituie un
criteriu de dimensionare al retelelor termice, aceasta trebuie sa
fie cuprinsa in intervalul: (0.5, 3)m/s.Pentru dimensionare se vor
folosii nomograme de calcul hidraulic pentru apa fierbinte, pentru
conducte din otel, din care, functie de valoarea debitului de agent
termic se vor determina:pierderea de sarcina specifica P sp [Pa/m],
viteza de circulatie a agentului termic w[m/s] si diametrul nominal
al tronsonului respectiv Dn.Pierderea de sarcina pe tronson, va
fi:P tr= P sp * Le [Pa].Pierderea de sarcina totala, pe traseul cel
mai dezavantajat reprezinta suma pierderilor de sarcina pe
tronsoanele traseului, P total [Pa]. Aceasta pierdere de sarcina va
fi pierderea de sarcina maxima din retea.Pentru celelalte trasee,
la dimensionare se va tine seama de echilibrarea hidraulica intre
consumatori. Daca echilibrarea hidraulica nu este posibila din faza
de dimensionare, atunci se vor introduce rezistente locale, care au
rolul de anulare a excedentelor de presiune. Excedentul de presiune
la un anumit consummator, se va calcula cu urmatoarea formula:P
excedent= 2P total maxim + 10-[2P PT+10]P total maxim=pierderea de
presiune pe traseul cel mai dezavantajat;P PT(tr. cel mai
dezavantajat)=pierderea de presiune in interiorul punctului termic
cel mai dezavantajat;P CET-PTi=pierderea de presiune pe traseul
punctului termic pentru care se calculeaza P excedent;P PTi=
pierderea de presiune in pct termic pentru care se calculeaza P
excedent.
Realizarea graficului piezometric al retelelor de
termoficare
In retelele de termoficare, care utilizeaza apa fierbinte ca
agent termic, presiunea in conducte are o varitie impusa de
functionarea acestor retele, care cuprind, in general, mai multe
sisteme inchise. Regimul hidraulic al retelelor este determinat de
debitul si presiunea apei, precum si de caracteristicile hidraulice
ale elementelor componente.Pe baza calculelor hidraulice de
dimensionare se stabilesc elementele caracteristice ale regimurilor
de functionare: In regim dinamic de functionare: presiunea relativa
in instalatiile aferente surselor, retelelor de conducte si
consumatorilor de caldura; presiunea disponibila in fiecare punct
al retelelor de conducte; presiunea realizata de instalatia de
adios; inaltimea de pompare a pompelor de circulatie. In regim
static de functionare ( cand pompele de circulatie sunt oprite):
nivelul presiunii manometrice in diverse puncte din sistem;
presiunea realizata de pompe in regim static.Corespunzator
graficelor de repartizare a presiunilor se pot determina: modul de
racordare a instalatiilor consumatorilor de caldura la retea;
posibilitatea de consumare a presiunilor disponibile excedentare
prin dimensionarea corecta a bransamentelor; masuri necesare in
vederea echilibrarii hidraulice a retelelor de conducte.Pentru
intocmirea graficului piezometric sunt necesare urmatoarel
elemente: profilul longitudinal al terenului de-a lungul retelei;
presiunile maxim admise de instalatiile consumatorilor; inaltimile
hidrostatice din instalatiile interioare ale consumatorilor;
parametrii nominali ai agentului termic si pierderile de sarcina
din instalatiile de racordare si instalatiile interioare ale
consumatorilor.In vederea trasarii liniilor piezometrice se
procedeaza, in prealabil la trasarea profilului retelei de
distributie a agentului termic, precizand puntele de consum,
desenarea profilului terenului, tinand cont de cotele geodezice
stabilite pentru diferite puncte ale retelei. Corespunzator
fiecarui consummator se traseaza inaltimile hidrostatice ale
acestora si presiunile maxime admise, functie de corpurile de
incalzire folosite in instalatia interioara.Pe baza calculului
hidraulic efectuat si avand la dispozitie pierderile de sarcina pe
fiecare tronson al retelei, se poate elabora graficul piezometric
tinand cont de respectarea unor conditii care vizeaza buna
functionare a sistemului.Conditii ce trebuiesc respectate la
trasarea graficului piezometric:Conditia generalaPresiunea din
conducta generala de intoarcere la iesirea din retea sa fie de
minim 10 15 mCA.Aceasta presiune corespunde inaltimii de pompare a
pompelor de adaos , iar nivelul ei este stabilit la aceasta valoare
pentru evitarea fenomenului de cavitatie al pompelor de
circulatie.
1) Conditia de evitare a avarieiPresiunea pe conducta de ducere
la intrarea in instalatia interioara de incalzire trebuie sa fie
mai mica decat presiunea maxima admisibila in instalatia interioara
respectiva . Presiunea maxima admisa intr-o instaltie interioara de
incalzire este data de presiunea la care rezista corpurile de
incalzire. pentru corpurile din fonta: 4,55 bar 4550 mCA pentru
corpurile de incalzire din otel: 6 bar 60 mCA pentru corpurile de
incalzire folosite in industrie (serpentine, registre): 10 bar 100
mCA2) Conditia de evitare a goliriiPresiunea pe conducta de
intoarcere la iesirea din instalatie interioara de incalzire
trebuie sa fie mai mare decat inaltimea hidrostatica din instalatia
respectiva.3) Conditia de evitare a vaporizariiPresiunea in orice
punct al sistemului trebuie sa fie mai mare decat presiunea de
saturatie corespunzatoare temperaturii maxime de regim in punctul
respectiv.Pentru 120C psat = 17 mCA4) Conditia de echilibrareSuma
pierderilor de sarcina pe instalatiile racordate intr-un punct de
racord trebuie sa fie strict egala cu presiunea disponibila in
punctul de racord respectiv. daca presiunea disponibila este mai
mica decat suma pierderilor de sarcina, pentru realizarea
egalitatii se utilizeaza pompe pentru ridicarea presiunii. daca
presiunea disponibila in punctul de racord respectiv este mai mare
decat suma pierderilor de sarcina se utilizeaza diafragme de
laminare (robineti) pentru consumarea excedentului de presiune.
Capitolul 4. Calculul mecanic al reteleiCalculul mecanic al
ansamblului unei retele termice cu conducte din otel tine seama de
starile de tensiune in materialul conductei retelei, generate de
sarcini cu actiuni: permanenta: provenita in general din greutatea
conductelor si armaturilor; temporara: determinate de frecarea pe
reazemele mobile si in compensatoarele axiale, de presiunea
interna, de pretensionare; temporara: provenita din incalzirea
neuniforma rapida a conductelor, tasarea unor reazeme mobile;
accidentala: in eventualitatea unor seisme sau la inchiderea brusca
a unor vane.In calculul mecaanic al retelelor termice se au in
vedere:- realizarea schemei termodinamice calculul grosimilor
peretilor conductelor pe baza tensiunii generate de presiunea
interna; calculul distantelor intre reazemele mobile; calculul
compensatoarelor curbate in forma de U; calculul fortelor ce
actioneaza asupra reazemelor fixe ale conductelor; verificarea
rezistentei tevilor in sectiunea de solicitare maxima. 1. Schema de
calcul termodinamicSchema de calcul termodinamic sta la baza
calculului mecanic al conductelor prin care circula agent termic cu
temperaturi ridicate. In schema se reprezinta dinstinct toate
tronsoanele retelei, bifilar, urmarind acelasi mod de reprezentare
in toata schema(conducta de ducere pe dreapta si conducta de
intoarcere pe stanga, in sensul de curgere al fluidului).In schema
se reprezinta:-robineti de sectionare si izolare a
consumatorilor(la 600-700 m unul fata de celalalt);-reazeme fixe(se
prevad obligatoriu la ramificatii, la intrarea in punctele termice,
la iesirea din sursa, pe schimbari de directie sub unghiuri mai
mari de 135, se prevad de o parte si de alta a schimbarilor de
directie astfel incat sa se formeze compensatoare naturale elastice
in forma de L sau Z si pe tronsoanele rectilinii la anumite
distante intre care se marcheaza compensatoarele elastice in forma
de U sau compensatoare elastice cu presgarnitura.
2.Calculul grosimii peretilor de conducta
Grosimea peretilor conductelor rezulta din relatia:
s=[cm], unde:pi=presiunea interioara maxima de functionare
[daN/cm2];Di=diametrul interior al tevii [cm];= coeficient de
calitate al sudurii;a=rezistenta admisibila a materialului
[daN/cm2]
a= [daN/cm2]r=rezistenta la rupere a materialului
[daN/cm2];cs=coeficient de siguranta(cs=3.75 pentru tevi trase,
cs=3 pentru tevi sudate);c= adaos de coroziune si uzuras =pi * di +
c [cm]
2 * * a
s - grosimea peretelui tevii ;
pi - presiunea din interiorul tevii (grafic piezometric) ;
di = DN [cm]
pi = pad + pcircul. - pCEC [daN/cm2]
pi = 9.81[daN/cm2]
pad =4..97[daN/cm2]
pcircul. =7.12[daN/cm2]
pCEC =3[daN/cm2]
a =r [daN/cm2]
cs
r =3500[daN/cm2] pt. OLT 35
cs =3 pt. tevi sudate elicoidal
cs =3.75 pt. tevi trase
a =1166.66[daN/cm2] pt. tevi sudate elicoidal
a =933.33[daN/cm2] pt. tevi trase
r - rezistenta la rupere a materialului ;
cs - coeficient de siguranta ;
=0.8 pt. tevi sudate elicoidal
=1 pt. tevi trase
- coeficient de calitate al sudurii ;
c =0.1[cm]
3.calculul distantei intre reazemele mobile.Indiferent de tipul
reazemelor mobile utilizate ( cu frecare de alunecare sau frecare
de rostogolire) distanta intre aceste suporturi se determina cu
relatia pentru calculul la incovoiere a grinzilor continue cu
sarcina uniform distribuita:
l=[cm], unde:ai=rezistenta admisibila la incovoiere datorata
greutatii proprii (ai=200250 daN/cm2 pentru pozarea conductelor in
canale nevizitabile, ai=500600 daN/cm2 pentru conducte montate
aerian si in canale vizitabile);W= modul de rezistenta al sectiunii
conductei [cm3];gt=greutatea totala a conductei, apei si izolatiei
daN/cm.
4.Calculul compensatoarelor curbate in forma de UIn cazul
compensatoarelor curbate in forma de Use neglijeaza momentele de
incovoiere si sngura forta care se ia in considerare de-a lungul
tronsonului este forta de reactiune elastica a
compensatorului.Deformatia totala preluata de compensator
este:L=*L*(tf-to), unde L este lungimea totala a liniei
elastice.tf=T1n to=00C(temperatura de montaj)
D=diametrul conductei,D=800 mmE=modul de elasticitate,
E=1.903*106[daN/cm2];Pt D=80cm H=800cmA= 262318706.9[cm]A=momentul
de inertie al liniei elastice [cm3];R= raza de curbura a coturilor
compensatorului [m];R=(12)Dn=1.2*800=960 mm;A=x+BH2
262318706.9=70361120
B767.83cm
B7.68m
8m
B=8m latimea compesatorului [m]; B=1...2*HRecalculare
A=70361120+8*100*800^2=582361120[cm]Forta de reactiune elastica se
poate calcula cu relatia:
X=[daN] compensator nepretensionatI= momentul de inertie al
conductei, I=42348 [cm4];(V.1)
X=[daN] compensator pretensionat5.Calculul fortelor in reazeme
fixePentru rezolvarea problemelor calculului fortelor ce solicita
un reazem fix se parcurg urmatoarele etape:-se analizeaza reazemul
fix de calcul observand tronsoanele adiacente de conducta si
compensatoarele de pe acestea;-se alege un sistem de referinta;-se
analizeaza fiecare tronson in parte stabilindu-se fortele pe
fiecare directie(in plan vertical si pe cele doua directii in plan
orizontal);-se deduc expresiile fortelor rezultante, luandu-se in
final, in considerare rezultantele cu efectul cel mai defavorabil
asupra reazemelor fixe.Reazemele fixe sunt solicitate de forte care
apar simultan sau partial in functie de solutiile adoptate pentru
preluarea deformatiilor, de diametru si lungimea tronsoanelorIn
cazul rezultantelor ce actioneaza asupra unui reazem fix se iau in
considerare urmatoarele tipuri de forte:-forte de frecare din
reazeme mobile;-forte de reactiune elastica dezvoltate de
compensatoarele naturale elastice in forma de L si Z, cele generate
de compensatoare curbate in forma de U;-forte de frecare in
compensatoare cu presgarnitura;-forte generate de presiunea
interioara neechilibrataA)Forte in plan vertical
D.1800mm[subteran]g.1776.3[daN/m]
D.2600 mm[aerian]g.2496.5[daN/m]
D.3600mm[subteran]g.3496.5[daN/m]
D.4175mm[subteran]g.485.5[daN/m]
B)Forte in plan orizontala. Forte de frecare in reazeme
mobileForta de frecare pentru un reazem mobil este:Pf=ax*gt*l
[daN], unde :-ax este coeficient de frecare, ax= 0.03; -gt este
greutatea totala a conductei pline si izolate [daN/m];Fortele de
frecare in cazul configuratiilor elastice in forma de Z se
calculeaza cu relatiile:config.ZPfx=axgtcos(L1+L'1/4);
Pfy=trgtsin(L1+L'1/4).
L170m
L'140m
Pf1X596.84[daN]
Pf1Y627.15[daN]
Fortele de frecare in cazul compensatoarelor curbate in forma de
U se calculeaza cu relatiile:Pf=axgtL/2=0.03*14.17*74/2=641.52
[daN];Forta de frecare in interiorul compensatorului cu
presgarnitura secalculeaza cu relatia: Pc=(23)piDeb, unde:- =0.1,
coeficient de frecare; pi=10[daN/cm2], presiunea interioara;
b=(1/31/4)De=155[mm], latimea
garniturii.Pc=0.032*10**62*15.5=1389.68[daN].b. Forte de reactiune
elasticaFortele de reactiune elastica pentru compensatoarele
elastice naturale in forma de L si Z precum si pentru
compensatoarele curbate in forma de U s-au calculat la calculul
configuratiilor in forma de L , Z si al compensatorului in forma de
U.
pentru punctual fix ales pentru calcul se regasesc urmatoarele
forte de reactiune elastica: X2=2859.74[daN];(compensatror
pretensionat)pt compensatoru L se alege
X1=200[daN];Y1=300[daN].d.Forte datorate presiunii interioareAceste
forte determina incarcarea reazemelor fixe in situatia
neechilibrarii lor in materialul conductei.Situatiile care conduc
la aparitia solicitarilor datorate presiunii interioare pi sunt
urmatoarele:
-reductii: Pi red= [daN];
-ramificatii :Pi teu= [daN];
-vane inchise: Pi vana= [daN];
-schimbari de directie: Pi cot= [daN].
a)V2,V3,V4
deschiseP.ix=-P.icot1+P.ired.=0P.iy=-P.iteu2+P.iteu3+P.icot2=P.iteu3b)V1inchisa
,V2,V3 deschisaP.ix=-Pi.cot1+P.ired =0Pi.y=-P.iteu2+P.i V23+P.iteu3
=-P.iteu3c)V1,V2 inchise,V3deschisaP.ix=-P.icot1+P.ired+P.i
V3=P.iV3 P.iy=-P.iteu2+P.iV2+P.iteu3 =P.iteu3d)V1,V2,V3
inchiseP.ix=-P.icot1+P.ired+P.iV3=+P.iredP.iy=+P.iv2-P.iteu2+P.iteu3-P.iV4=0
REZULTANTEa)V2,V3,V4 deschiseR.ix=+P.fx1-P.fx3-Pc3+X1+P.ix in
cazul [a] 25931.97 [daN]R.iy=+P.fy1-P.fy2+Pf4+Pc4-Y2+Y1+P.iy in
cazul [a] 30052.77 [daN]b)V1inchisa ,V2,V3
deschisaR.ix=+P.fx1-P.fx3-Pc3+X1+P.ix in cazul [b] 237.32
[daN]R.iy=P.fy1+P.fy4+Pc4+Y1+P.iy in cazul [b] 585.71 [daN]c)V1,V2
inchise,V3deschisaR.ix=+P.f1+X1 +P.ix in cazul [c] 3155.11
[daN]R.iy=+P.fy1+P.f4+Pc+Y1+P.iY in cazul [c] 3944.79
[daN]d)V1,V2,V3 inchiseR.ix=P.fx1+X1+P.ix in cazul [d] 28503.65
[daN]R.iy=P.iy1+y1+P.iy in cazul [d] 927.15 [daN]
6.Verificarea rezistentei conductelor in sectiunea cu
solicitarea maxima
Intrucat conductele retelelor termice intr-o sectiune data sunt
solicitate pe mai multe directii, apare necesitatea verificarii
rezistentei materialului din care sunt fabricate. Din oricare din
teoriile de rezistenta se deduce relatia specifica de verificare de
forma:echvalent=f(1,2,3)< e, unde -ech este efectul unitar
normal echivalent celor 3 eforturi 1,2,3, orientate pe directiile
axiala, tangentiala si radiala;-e, limita de elasticitate a
materialului.Deoarece conductele sunt supuse la solicitari
complexe, se calculeaza tensiunile: ax, tg, r.Efortul unitar axial
ax include toate eforturile normale in sectiunea considerata,
determinata de fortele de frecare de presiune interioara si de
elasticitatea compensatoarelor curbate; deasemenea, se include si
efectul cumulat al momentelor de incovoiere, generate de la caz la
caz de greutatea proprie Mg, de deformatia termica a
configuratiilor elastice naturale Mt, si de vant Mv .In ipoteza
amplasari supraterane a retelei si a unor configuratii plane
orizontale, momentul total este:
ax= [daN/cm2], unde:-P=forta axiala rezultanta;-As=suprafata
peretelui conductei in sectiune transversala;
P=, unde:-Pi= forta de presiune interioara;-Pc=forta de frecare
in compensatoarele cu presgarnitura;-Pf=forta de frecare in
reazemele mobile;-Pe=forta de elasticitate.P=Pi
ct1-Pf1x-X1=pi*/4*D12- Pf1x-X1=48486.09 daNS=204.08cm2 aria
sectiunii transversale a peretelui tevii, unde:-D, diametrul
interior al conductei;-W, modul de rezistenta al sectiunii.
[daN/cm2];-ag=500[daN/cm2], tensiunea admisibila din greutatea
proprie a conductei;-at=800 [daN/cm2], tensiunea admisibila la
deformatia termica.
[daN/cm2];Efortul unitar tangential tg este determinat in cele
mai multe cazuri de presiunea interioara:
tg=, unde pi este presiunea interioara.
tg=[daN/cm2].Efortul unitar radial r apare ca efect al presiunii
interioare pe aceasta directie:r=-pi.r=-9.81 [daN/cm2].Cele trei
eforturi calculate se noteaza 1,2,3 in ordinea descrescatoare a
valorilor.
1= =1180.98[daN/cm2];2=194.49[daN/cm2];3 =-9.81[daN/cm2];Cand
efortul unitar mediu este pozitiv(de intindere) adica:
med=(1+2+3)=455.22>0, relatia de verificare este:
ech= a;
a==3500/3=1166.66[daN/cm2];
ech= =1141.46[daN/cm2].ech a!!!
