Calcul hidraulic al rețelelor de încălzire. Calcule hidraulice

Pentru a efectua calcule hidraulice ale conductelor care transportă orice purtător de energie, trebuie determinate și specificate în prealabil următoarele:

• schema sistemului de conducte indicând materialele din care sunt realizate; starea suprafeței lor interioare (rugozitate echivalentă);
• valorile maxime de presiune și temperatură ale purtătorului de energie pe care le pot rezista fără distrugere;
• localizarea sursei de energie și a fiecărui consumator;
• lungimile geometrice ale fiecărei secțiuni de conductă, precum și numărul și tipurile de rezistențe locale instalate pe secțiune;
• nevoile estimate (maxime) ale fiecărui consumator pentru transportatorul de energie transportat;
• parametrii lichidului de răcire solicitați de fiecare consumator;
• materiale tabelare sau grafice pentru a determina dependența proprietăților fizice ale lichidului de răcire (densitate, vâscozitate etc.) de modificările parametrilor acestuia la deplasarea prin conductă.

Sarcina calculelor hidraulice include:

• determinarea diametrelor tuturor secțiunilor conductei care asigură livrarea către fiecare consumator a cantității estimate necesare de lichid de răcire (purtător de energie);
• determinarea pierderilor de presiune ale purtătorului de energie la trecerea prin secțiunea corespunzătoare a sistemului de conducte.
• determinarea presiunii purtătorului de energie în fiecare secțiune a conductei care se calculează.

Scăderea presiunii Δр у, Pa sau presiunea Δh у = Δр у /ρg, m, a unui purtător de energie atunci când se deplasează printr-o secțiune a unei conducte care transportă un purtător de energie sub formă de comprimabil (abur) sau incompresibil (apă). ) lichidul este cauzat de consumul de energie pentru a depăși forțele de frecare dintre straturile de lichid și pereții conductei (așa-numita cădere de presiune liniară Δр с.л. sau presiunea Δh с.л.) și consumul de energie pentru formarea de vortex atunci când fluxul trece prin elementele secțiunii conductei, determinând o modificare a direcției și vitezei acesteia (așa-numita cădere de presiune Δр с.л. sau presiunea Δh nivelul mării în rezistențele locale situate pe secțiunea de conductă). Valorile presiunii totale și ale pierderilor de sarcină în zonă se obțin prin însumare

Δр у = Δр у.л + Δр у.м sau Δh у = Δh у.л + Δh у.м.

Căderea liniară de presiune -

Δр у.л = R l ×l у, Pa,

si presiunea -

Δh y.l = i l y, m,

unde l y este lungimea secțiunii conductei, m; R l – căderea de presiune specifică pe un metru de lungime a secțiunii, Pa/m; i – panta hidraulica, i.e. pierderea de presiune pe metru de lungime a conductei (valoare adimensională).

Căderea de presiune liniară specifică R l, Pa/m, precum și panta hidraulică i, sunt determinate de ecuația Darcy–Weisbach:

unde λ este coeficientul de frecare hidraulică; θ – viteza vehiculului de energie mediată pe secțiunea transversală a conductei, m/s; ρ – densitatea purtătorului de energie, kg/m3; d in – diametrul interior al conductei, m; G – debitul masic al purtătorului de energie, kg/s; g – accelerația în cădere liberă, m/s 2 .

Din (3.76) și (3.77) urmează formulele de calcul al diametrului interior al țevilor

precum și dependențe pentru calcularea debitului masic G, kg/s:

Valoarea coeficientului de frecare hidraulică l depinde de regimul de curgere (caracterizat prin valoarea numărului Reynolds - Re) și de starea suprafeței interioare a peretelui conductei (care se caracterizează prin raportul dintre dimensiunea proeminențelor). a rugozității peretelui D echivalent cu diametrul interior al țevii). Datele privind valorile rugozității absolute echivalente D ale țevilor din diverse materiale sunt prezentate în Tabelul 3.8. Pentru a calcula l în calculele hidraulice ale conductelor rețelei de încălzire, este recomandabil să folosiți formulele date în Tabelul 3.9.

Pierderea de presiune sau de înălțime atunci când debitul trece printr-o rezistență locală plasată pe conductă este determinată de expresiile

Tabelul 3.12.

Valorile coeficienților de rezistență locali elemente de rețea de încălzire

	Sens []	Caracteristicile rezistenței locale	Sens []
Îndoiește neted la un unghi de 90° la: R db = 1 R d b = 3 R d b = 4 R d b > 4 Îndoit cu pliuri la un unghi de 90° la: R d / d b = 3 R gn/d in = 4 Sudat la un unghi de 90°: cusătură simplă, cusătură dublă, cu trei cusături, cusătură simplă sudată la un unghi: 60° 40° 30°	1,0 0,5 0,3 0,1¸0,2 0,8 0,5 0,6 0,5 0,7 0,3 0,2	Teuri La împărțirea debitelor: pentru trecerea directă pentru o ramificație La unirea debitelor: pentru trecerea directă pentru contracurent Fitinguri: robinete cu gură supape normale prin supape cu un arbore oblic supape de reținere supape de reținere rotative separator de apă de ridicare compensator de nămol compensator de glande ondulat	1,0 1,5 1,2¸1,8 3,0 0,5* 4¸8 6,5¸7 8¸12 4¸10 0,2¸0,3 2,5
*Coeficientul de rezistență al unei supape normale atunci când este parțial închisă este determinat de expresia ζ=((1,17-n)/[(0,67-0,57n)n-1) 2, unde n = fracția de deschidere a supapei. Deschis: n = 1, ζ= 0,5; închis: n = 0, ζ= ∞; deschis 50%: n = 0,5, ζ = 6,2; 10% deschis: n = 0,1. ζ= 270.

Dependențele de mai sus și datele tabelare sunt aplicabile pentru calculele hidraulice ale sistemelor de conducte cu o varietate de purtători de energie. Mai jos schițăm metodologia de calcul hidraulic folosind exemplul unei rețele închise de încălzire a apei cu două conducte ramificate (Fig. 3.17, a), formată din 4 consumatori și 7 secțiuni ale rețelei de încălzire într-un proiect cu două conducte.

La proiectarea unei rețele de încălzire, diametrele conductelor de alimentare și retur la fiecare secțiune trebuie să fie aceleași și concepute pentru a transmite debitul maxim estimat de apă din rețea G di, kg/s către fiecare i-al-lea consumator.

Cu o reglare de înaltă calitate a alimentării cu căldură atât în ​​sistemele de alimentare cu căldură deschise, cât și în cele închise, debitul G di, kg/s:

G v.r.i – debitul de apă calculat pentru sistemul de ventilație al i-lea consumator:

• în sisteme închise de alimentare cu căldură cu conexiune paralelă a încălzitoarelor de apă

Valoarea coeficientului k z, care ia în considerare ponderea consumului mediu de apă pentru alimentarea cu apă caldă care trece printr-o secțiune a rețelei de încălzire, în calcularea diametrului conductei sale pentru această secțiune ar trebui luată:

a) cu reglare de înaltă calitate a furnizării de căldură în funcție de sarcina de încălzire:

• în sisteme deschise cu un debit de căldură de până la 100 MW - k z = 0,8 și cu un debit de căldură de 100 MW sau mai mult - k z = 1,0
• în sisteme închise cu un debit de căldură de până la 100 MW - k z = 1,2 și cu un debit de căldură de 100 MW sau mai mult - k z = 1,0;

b) cu reglare de înaltă calitate a furnizării de căldură în funcție de sarcina combinată de încălzire și alimentare cu apă caldă - k h = 0.

Cantitatea estimată de abur necesară de al i-lea consumator pentru a furniza sarcina procesului Q t.p.i, kW:

G t.r.i =Q t.r.i /;

(3.92)

unde x este proporția condensatului retur.

Valorile lui τ 1or, τ 2or, τ 2vr, τ " 1 , τ " 2g, t g, t x, t pr, t s sunt date în secțiune. 2.

Folosind Fig. 3.17, determinați numărul și locația tuturor consumatorilor, lungimile tuturor secțiunilor, tipurile și cantitățile de rezistențe locale ale fiecărei secțiuni a rețelei.

Folosind expresiile (3.86)¸(3.91), se determină costurile estimate pentru toți consumatorii G d1, G d2, G d3, G d4. Folosind Tabelul 3.8, luați valoarea rugozității echivalente a țevilor de oțel D e = 0,0005 m.

Deoarece un lichid incompresibil (apa de rețea) se deplasează prin rețea, a cărui valoare a temperaturii nu se schimbă de fapt atunci când apa se mișcă de-a lungul lungimii conductei, iar determinarea diametrelor rețelei de încălzire se realizează într-un mod în care temperatura apei rețelei este τ 1 "°C, apoi se ia valoarea pentru toate secțiunile densitatea apei ρ = ​​975 kg/m 3, iar valoarea vâscozității sale cinematice ν = 0,416×10 -8 m 2 /s.

Având în vedere că viteza de mișcare a apei în conducte este între 0,5-3,5 m/s, iar diametrele conductelor utilizate în rețelele de încălzire sunt între 0,1-1,4 m, atunci calculele simple arată că în rețelele termice în condiții de proiectare în orice secțiune Re > 568d v/Δ e.

Prin urmare, formulele (3.76)¸(3.81) sunt transformate în forme care sunt mai convenabile pentru calcule:

Procedura de calcul hidraulic al rețelelor de apă ramificate cu două conducte

Calculul autostrăzii principale

1. Deoarece diametrele conductelor de alimentare și retur din fiecare secțiune sunt aceleași, se determină doar diametrele conductei de alimentare. 2. Selectați ca autostradă principală o secvență de secțiuni de la sursa de energie până la cel mai îndepărtat consumator. În fig. 3.17 acesta este consumatorul 1 și secțiunile l 1 +l 5 + l 6. 3. Pentru toate secțiunile liniei principale se acceptă valoarea numerică a căderii de presiune liniare specifice R l.e. , Pa/m. 4. Cu ajutorul (3,94) se determină diametrul d in1, m, al ultimului tronson al autostrăzii l 1. Folosind datele din Tabelul 2.35, rotunjiți valoarea rezultată la cel mai apropiat diametru standard d in.1.st, m 5. Folosind (3.93), valoarea căderii de presiune liniară reală din secțiunea 1 este clarificată atunci când curge. printr-un diametru de dimensiune standard R l.1 .d. Dacă sistemul este închis, atunci conducta de retur va avea același diametru, debit, valori R l1d și Δр l1 = R l1 ×l 1. 6. Folosind diagrama din Fig. 3.17 și datele din tabel. 3.12, se determină pierderea rezistenței locale pe conducta de alimentare a secțiunii 1 Δр m1п conform formulei (3.82) (o supapă ζ к = 6; o supapă ζ с = 0,5; un compensator de cutie de presa ζ ск = 0,2; un distribuitor în T la trecerea ζ tr = 1 o capcană de noroi ζ gr = 7) și cota lor a 1 =Δр m1п /Δр l1. 7. Calculați pierderea totală de presiune în secțiunea 1 Δр 1d =R l1d l 1 (1+a 1). 8. Secțiunile rămase ale autostrăzii principale sunt calculate în mod similar.

Fig.3.17. Diagramele rețelei de încălzire ramificate

a – apă cu două conducte; b – abur cu o singură conductă; 1–4 – consumatori de căldură; – supapă; – supapă normală; – compensator; P – aceeași formă de U flexibilă; eu– pompa de retea; II– pompa de machiaj; III- încălzitor de apă; IV– regulator de machiaj; V- fierbător cu aburi

Calculul ramurilor

1. Din diagrama din fig. 3.17 este evident că pierderile totale de presiune în secțiunea de ramificație 2 coincid cu pierderile totale în tronsonul de linie principală 1, care se află după punctele de racordare a ramificației. Prin urmare, deoarece R l2 =Δр 2 /l 1 (1+a 2), atunci ele sunt date de valoarea a 2 și înlocuind Δр 1д =Δр 2, se determină R l2 =Δр 1д /l 2 (1+a 2) 2. Prin (3.94) determinați diametrul d in2 și rotunjiți-l spre cel mai apropiat diametru mai mare d in.2.st.b. Apoi, calculul se efectuează conform metodei de mai sus pentru calcularea secțiunii autostrăzii principale pentru a determina R p2o, Δр m2п, а 2, Δр 2д.

La calcularea rețelelor deschise de apă cu două conducte, se fac unele modificări la această metodologie:

1) Diametrele ambelor conducte de alimentare și retur ale unei secțiuni a unei rețele de apă deschise cu două conducte sunt selectate în funcție de un singur debit calculat

G di = √[(G o.p.i +G v.p.i) 2 +(G o.p.i +G g.p.i)G g.av.i _0.5G g.av.i ]

și rotunjite la aceleași valori standard d c.sg.i. Cu toate acestea, în condiții reale, fluxurile prin ele diferă prin valoarea G g.av.i. Prin urmare, începând de la punctul 6 al calculului liniei principale, apar diferențe din calculul unui sistem închis de alimentare cu căldură.

2) Clarificați conform (3.93) valoarea căderii de presiune liniare specifice din secțiunea 1 separat pentru alimentare

R1dn =13,62*10-6 (G o.p.1 +G v.r.1 +G g.av.1) 2/d v.st1 5,25; Δp l1 n =R l1d n *l1;

și linii de retur

Rl1d o =13,62*10 -6 (G o.p.1 +G v.r.1 +G g.av.1) 2/d v.st1 5,25; Δp l1 o =R l1d o *l 1 .

3) Luați în considerare separat suma coeficienților de rezistență locali pentru conducta de alimentare Σζ n

Și pentru conducta de retur Σζ o , precum și mărimea pierderilor de presiune în rezistențele lor locale:

Δp m.1.n =0,8106Σζ n (G o.p.1 +G v.r.1 +G g.sr.1) 2 /ρd v.st1 4; a 1n =Ap m.1.n /Ap l1 n;

Δp m.1.o =0,8106Σζ o (G o.p.1 +G v.r.1 +G g.sr.1) 2 /ρd v.st1 4 ; a 1o =Δp m.1.o /Δp l1 o .

4) Pierderea totală de presiune în secțiune este calculată în total pe conductele de alimentare și retur

ΣΔp 1d =l 1; și așa mai departe în toate celelalte tronsoane ale autostrăzii principale.

Calculul ramurilor într-un sistem deschis de alimentare cu căldură

1. Setați cu valoarea a 2 și calculați căderea de presiune liniară specifică pe ramurile R l2 =ΣΔp 1d /2]l 2 (1+a 2)]. 2. Determinați aceleași diametre ale conductelor de alimentare și retur d b2 din secțiunea 2 conform G d2 și R l2 folosind (3.94) și rotunjiți fiecare dintre ele spre cel mai apropiat standard mai mare d b2.st. Desigur, d în 2.st.n =d în 2.st.o. 3. Deoarece debitele reale prin conductele de alimentare și retur ale secțiunii diferă, valorile căderii de presiune specifice din secțiunea 2 sunt calculate folosind (3.93) separat pentru conductele de alimentare și retur.

Atunci când se efectuează un calcul hidraulic al conductelor de abur ramificate, pe lângă datele inițiale necesare pentru calcularea rețelelor de încălzire a apei, trebuie specificați parametrii suplimentari ai aburului p i, MPa și t i, °C, care iese din sursa de căldură, precum și valorile p i și t i cerute de fiecare consumator.

Metoda de calcul hidraulic al conductelor de abur coincide cu metoda menționată mai sus de calcul hidraulic al conductei de alimentare a unui sistem închis de alimentare cu căldură și diferă de aceasta numai în următoarele puncte:

4. Direcția liniei principale este selectată către consumator pentru care este necesară cea mai mică cădere de presiune liniară specifică. În acest scop, în direcția fiecărui consumator, se calculează valoarea căderii de presiune liniare specifice R l =10 6 (p și -p i)/Σl i-i, Pa/m; unde Σl și-i este suma lungimilor secțiunilor de rețea prin care se furnizează abur la i-lea consumator de la sursa de căldură, m în direcția în care R li este cea mai mică dintre toate R li comparate a atribuit denumirea R l.ek. De exemplu, în diagrama conductei de abur din Fig. 3.17, l g.m =l 6 +l 7 +l 4 este luată ca principală. 5. Densitatea aburului la deplasarea printr-o conductă de abur se modifică semnificativ, iar pentru fiecare secțiune a conductei de abur trebuie calculată valoarea densității medii a aburului ρ avg.i kg/m 3. În acest scop, pentru fiecare tronson a liniei principale se precalculează presiunea medie de vapori p av.i pe lungimea acesteia. În raport cu diagrama conductei de abur cu o singură conductă prezentată în Fig. 3.17b, aceasta se face după cum urmează:

p av.6 =p şi -(R l.ek *0,5l 6)10-6; p av.7 =p şi -(Rl.ek *(l6 +0,5l7)10-6;

p av.4 =p şi -(R l.ek *(l 6 +l 7 +0.5l 4)10 -6 .

Apoi, pentru aceleași secțiuni, se calculează preliminar valoarea medie a temperaturii aburului în secțiune - t av.i , °C:

t av.6 =t av.i -δt m.n 0,5l 6; t av.7 =t av.i -δt m.n (l 6 +0,5l 7); t av.4 =t av.i -δt m.n (l6 +l7 +0,5l4);

Unde δt m.n este valoarea experimentală a scăderii de temperatură a aburului supraîncălzit atunci când se deplasează printr-o conductă de abur izolată termic. De obicei 5t m.n = 0,02°C/m.

Când aburul saturat se deplasează, temperatura sa t av.i s este determinată de presiune. Pe baza valorilor găsite ale p avg.i și t avg.i, se determină densitatea medie a aburului ρ avg.i, kg/m 3 .

6. Conform datelor din tabelul 3.8, luați valoarea rugozității echivalente a conductelor de abur D = 0,0002 m 7. După ce au făcut ajustări corespunzătoare la valorile lui D și ρ av.i în (3.93) - (. 3.95), calculul hidraulic al conductei de abur se efectuează conform metodei de calcul a rețelelor închise de încălzire a apei.

Metodologia de calcul hidraulic prezentată face posibilă determinarea diametrelor tuturor secțiunilor rețelelor de încălzire cu apă sau abur și căderea de presiune pe fiecare dintre ele, dar pentru rețelele de încălzire a apei nu va răspunde la întrebarea: care este adevărata valoare a presiunii lichidului de răcire care vor fi respectate în fiecare secțiune specifică a conductelor de alimentare și retur? Răspunsul poate fi obținut numai după construirea și analiza graficului piezometric al rețelei de încălzire.

Graficul piezometric este un grafic pe care sunt trasate lungimile secțiunilor liniilor principale principale și ale ramurilor rețelei de încălzire pe scara absciselor, iar pe axa ordonatelor sunt trasate următoarele: terenul de-a lungul căruia este așezată rețeaua de încălzire, înălțimile de clădirile conectate la rețeaua de încălzire, precum și mărimea presiunii lichidului de răcire în fiecare secțiune a conductelor de căldură de alimentare și retur.

Metodologia de realizare a unui grafic piezometric este prezentată în raport cu diagrama rețelei de încălzire prezentată în Fig. 3.17, a, iar graficul în sine este prezentat în Fig. 3.18.

Fig.3.18. Graficul piezometric

Luând ca origine a coordonatelor axa ordonatelor (marca 0) nivelul de amplasare a sursei de alimentare cu căldură, iar axa absciselor (marcajul 0) punctul de ieșire din linia principală a rețelei de încălzire, se trasează de-a lungul acesteia lungimile secțiunilor de linia principală principală secvențial: l 6, l 5, l 1 și din punctele ramurilor corespunzătoare - lungimile lor l 2, l 7, l 3 și l 4. Se trasează o linie a terenului de-a lungul căreia se află fiecare secțiune, iar la capătul fiecărei ramuri și a autostrăzii principale se desemnează în mod corespunzător înălțimea reliefului: z 1, z 2, z 3, z 4, m de clădiri în metri, desemnate 1H, sunt detașate de marcajele de relief 2H, 3H, 4H, m.

Apoi încep să traseze graficul presiunii.

Intervalul de presiune adecvat în conductele de retur ale conductei principale și ramificațiile din acestea se determină din următoarele considerente:

• nivelul maxim de presiune (presiune) al lichidelor de răcire care se deplasează prin conductele de retur nu ar trebui să distrugă elementele sistemelor de consum conectate la acestea. Cu conectarea dependentă a sistemelor de încălzire, cel mai slab element sunt dispozitivele de încălzire, care pot rezista la o presiune de cel mult 60 m de coloană de apă. In consecinta, presiunea maxima in conductele de retur nu poate fi mai mare de 60 m;
• nivelul minim de presiune in conducta de retur cu schema de racord dependenta pentru sistemele de incalzire nu poate fi mai mic decat inaltimea geometrica a cladirii plus 5 m coloana de apa pentru a asigura circulatia lichidului de racire prin dispozitivele de incalzire ale etajului superior.
• Nivelul maxim de presiune în conductele de alimentare este limitat de rezistența conductelor utilizate. În practică, aceasta înseamnă 160 sau 250 m de coloană de apă;
• Nivelul minim de presiune (presiune) al lichidului de răcire din conducta de alimentare trebuie să asigure că acesta nu fierbe la cea mai mare temperatură τ 1.o.p. Valoarea maximă a temperaturilor utilizate este τ 1.o.p = 150°C, prin urmare presiunea în conducta de alimentare nu trebuie să fie mai mică de 55 m de coloană de apă.

Luând în considerare zonele selectate, selectați valoarea presiunii la capătul conductei de retur a conductei principale în punctul O max (sub limita superioară și peste limita inferioară). Din presiunea din punctul O min - h o,max, scădeți Δp 1d /ρg=Δh 1d și găsiți presiunea din conducta de retur în punctul a " - h a ". Conectându-le cu o linie dreaptă, obținem grafice de presiune în secțiunea l 1 ". Scăzând valoarea Δh 5 din presiunea în punctul a ", găsim presiunea în conducta de retur în punctul la " - h în " și , conectând a " și b ", obținem un grafic al presiunii la secțiunea l 5 ". Apoi, scăzând din presiunea din punctul b " Δh 7d, obținem presiunea în punctul c " și adăugând la presiunea din punctul b " Δh 7d, obținem presiunea în punctul d ". Continuând în mod similar, obținem o imagine completă a graficului presiunii în conductele de retur.

Într-un sistem de încălzire închis, graficul presiunii din linia de alimentare este o imagine în oglindă a graficului în sens invers, dar într-o zonă limitată de 160¸55 m de apă. Artă.

După cum se poate observa din Fig. 3.18, din cauza diferențelor de teren și a diferențelor de înălțime a clădirii, clădirile deservite nu pot fi întotdeauna conectate la rețea conform schemei standard și anume:

A). Pentru consumator, 1 presiune in conducta de retur (punctul O max) asigura circulatia apei prin etajele superioare si in acelasi timp nu distruge dispozitivele de incalzire. Totuși, diferența de presiune h n min și h o max este mai mică de 10 m și nu asigură funcționarea ascensoarelor. Prin urmare, conexiunea consumatorului 1 este dependentă, dar cu o pompă de amestec.

b). Pentru consumatorul 2, cota superioară a clădirii, împreună cu cota de relief z 2, este mai mare de 60 m, prin urmare, dacă circulația în rețeaua de încălzire este întreruptă, presiunea hidrostatică din această clădire poate distruge dispozitivele de la etajele inferioare. a clădirilor învecinate. Conectarea consumatorului 2 conform unui circuit independent va preveni posibila distrugere a dispozitivelor.

V). Pentru consumatorul 3, înălțimea clădirii și a marcajului geodezic z 3 este mai mică de 60 de metri, dar mai mare decât presiunea din conducta de retur la punctul de conectare. Pentru circulația normală prin etajele superioare ale clădirii, pe coloana de retur este instalată o supapă de presiune.

Consumatorul 4 are tot ce este prevăzut, iar clădirea este conectată după o schemă normală dependentă cu liftul.

Din construirea liniilor de presiune în liniile de alimentare și retur ale rețelei de încălzire, este ușor să se determine presiunile lichidului de răcire la intrarea în sursa de alimentare cu căldură - h c " și la ieșirea din aceasta - h c ", totuși, un anumit o parte a presiunii - Δh ist - este necesară pentru a depăși rezistența încălzitoarelor de apă III și a conductelor sursei interne. Prin urmare, pentru circulația lichidului de răcire, presiunea dezvoltată de pompa de rețea trebuie să fie

ΔH с.н =h с h с " +Δh sursă.

În cazul unei opriri planificate sau de urgență a circulației apei din rețea, nivelul de presiune în toate secțiunile rețelei de încălzire va fi egalizat. Pentru a evita golirea sistemelor de încălzire (dacă este foarte scăzută) sau distrugerea dispozitivelor de încălzire (dacă este prea mare), pe linia de derivație a pompei de rețea între supapele 1 și 2 instalate pe aceasta, prin reglarea gradului lor. deschidere, creați nivelul necesar de presiune statică - h st. Valoarea specificată a acestei presiuni este furnizată regulatorului de debit IV, care va asigura nivelul necesar de completare a rețelei de încălzire cu apă de la pompa de completare II pentru a menține constant h st. Când pompa de rețea I încetează să funcționeze, această presiune statică constantă va fi stabilită și menținută în întreaga rețea.

Pagina 1

Calculul hidraulic este cel mai important element în proiectarea rețelelor de încălzire.

Sarcina de calcul hidraulic include:

1. Determinarea diametrelor conductei,

2. Determinarea căderii de presiune în rețea,

3. Stabilirea valorilor presiunii în diferite puncte ale rețelei,

4. Conectarea presiunilor în diferite puncte ale sistemului în moduri statice și dinamice de funcționare a acestuia,

5. Stabilirea caracteristicilor necesare pompelor de circulatie, de rapel si de completare, cantitatea si amplasarea acestora.

6. Determinarea metodelor de conectare a intrărilor de abonat la rețeaua de încălzire.

7. Selectarea circuitelor și dispozitivelor de control automat.

8. Identificarea modurilor de funcționare raționale.

Calculele hidraulice se efectuează în următoarea ordine:

1) în partea grafică a proiectului, desenați un plan general al zonei orașului la scara 1:10000, în conformitate cu atribuirea, indicați locația sursei de căldură (IT);

2) arata o schema a retelei de incalzire de la IT la fiecare microsector;

3) pentru calculul hidraulic al rețelei de încălzire de-a lungul traseului conductei, linia principală de proiectare este selectată, de regulă, de la sursa de căldură la cea mai îndepărtată unitate de încălzire;

4) schema de proiectare indică numărul de tronsoane, lungimile acestora, determinate conform planului general, ținând cont de scara acceptată, și de consumul estimat de apă;

5) pe baza debitului de lichid de răcire și, concentrându-se pe pierderea de presiune specifică de până la 80 Pa/m, se atribuie diametrele conductelor în secțiuni ale conductei principale;

6) cu ajutorul tabelelor se determină pierderea de presiune specifică și viteza lichidului de răcire (calcul hidraulic preliminar);

7) calculați ramurile pe baza diferenței de presiune disponibilă; în acest caz, pierderea de presiune specifică nu trebuie să depășească 300 Pa/m, viteza lichidului de răcire nu trebuie să depășească 3,5 m/s;

8) desenați o diagramă a conductei, aranjați supape de închidere, suporturi fixe, compensatoare și alte echipamente; distanțele dintre suporturile fixe pentru secțiuni de diferite diametre se determină pe baza datelor din Tabelul 2;

9) pe baza rezistențelor locale, determinați lungimi echivalente pentru fiecare secțiune și calculați lungimea redusă folosind formula:

10) se calculează pierderea de presiune în secțiuni din expresie

,

Unde α este un coeficient care ia în considerare ponderea pierderilor de presiune datorate rezistențelor locale;

∆ptr – căderea de presiune din cauza frecării într-o secțiune a rețelei de încălzire.

Calculul hidraulic final diferă de cel preliminar prin faptul că scăderea de presiune între rezistențele locale este luată în considerare mai precis, adică. după amplasarea compensatoarelor şi supapelor de închidere. Pentru diametre mai mici se folosesc rosturi de dilatare cutie de presa pentru d ≤ 250 mm, se folosesc rosturi de dilatare in forma de U.

Se efectuează calcule hidraulice pentru conducta de alimentare; Diametrul conductei de retur și scăderea de presiune din aceasta se consideră a fi aceleași ca la alimentare (clauza 8.5).

Conform paragrafului 8.6, cel mai mic diametru interior al conductelor trebuie să fie de cel puțin 32 mm în rețelele de încălzire și de cel puțin 25 mm pentru conductele de circulație a apei calde.

Calculele hidraulice preliminare încep cu ultima secțiune de la sursa de căldură și sunt rezumate în Tabelul 1.

Tabelul 6 – Calcul hidraulic preliminar

Numărul parcelei							lpr=lx (1+α), m	∆Р=Rхlр, Pa
AUTOSTRADA
SUCURSALA DE DESIGN
								∑∆Rotv =

Buna ziua! Scopul principal al calculului hidraulic în faza de proiectare este de a determina diametrele conductelor pe baza debitelor specificate de lichid de răcire și a căderilor de presiune disponibile în rețea sau în secțiuni individuale ale rețelei de încălzire. În timpul funcționării rețelelor, trebuie să se rezolve problema inversă - să se determine debitul de lichid de răcire în secțiuni ale rețelei sau presiunea în puncte individuale când se schimbă condițiile hidraulice. Fără calcule hidraulice, este imposibil să se construiască un grafic piezometric al unei rețele de încălzire. Acest calcul este necesar și pentru selectarea schemei de conectare pentru sistemul intern de alimentare cu căldură direct la consumator și pentru selectarea rețelei și a pompelor de completare.

După cum se știe, pierderile hidraulice în rețea constau din două componente: pierderi hidraulice liniare prin frecare și pierderi de presiune în rezistențe locale. Prin rezistențe locale înțelegem supape, spire, compensatoare etc.

Adică ∆P = ∆Pl + ∆Ploc,

Pierderile liniare prin frecare sunt determinate din formula:

unde λ este coeficientul de frecare hidraulică; l – lungimea conductei, m; d – diametrul interior al conductei, m; ρ – densitatea lichidului de răcire, kg/m³; w² — viteza de deplasare a lichidului de răcire, m/s.

În această formulă, coeficientul de frecare hidraulică este determinat de formula lui A.D. Altshul:

unde Re este numărul Reynolds, ke/d este rugozitatea echivalentă a țevii. Acestea sunt valori de referință. Pierderile în rezistențele locale sunt determinate de formula:

unde ξ este coeficientul total de rezistență locală. Acesta trebuie calculat manual folosind tabele cu valorile coeficienților de rezistență locali. În calculul atașat articolului în format Excel am adăugat un tabel cu coeficienți locali de rezistență.

Pentru a efectua un calcul hidraulic, veți avea nevoie cu siguranță de o diagramă a rețelei de încălzire, ceva de genul acesta:

De fapt, schema, desigur, ar trebui să fie mai extinsă și mai detaliată. Am oferit această diagramă doar ca exemplu. Din diagrama rețelei de încălzire avem nevoie de următoarele date: lungimea conductei l, debitul G și diametrul conductei d.

Cum se efectuează calculul hidraulic? Întreaga rețea de încălzire care trebuie calculată este împărțită în așa-numitele secțiuni de proiectare. O secțiune de proiectare este o secțiune a rețelei în care debitul nu se modifică. În primul rând, calculele hidraulice sunt efectuate secțiune cu secțiune în direcția liniei principale, care conectează sursa de căldură cu cel mai îndepărtat consumator de căldură. Apoi se calculează direcțiile și ramurile secundare ale rețelei de încălzire. Calculul meu hidraulic al secțiunii rețelei de încălzire poate fi descărcat aici:

Acesta este, desigur, calculul unei singure ramuri a rețelei de încălzire (calculul hidraulic al unei rețele de încălzire pe distanțe lungi este o sarcină destul de intensivă în muncă), dar este suficient să înțelegem ce este calculul hidraulic și chiar și pentru un persoană neinstruită să înceapă calculul hidraulic.

Voi fi bucuros să primesc comentarii la articol.

CALCULUL HIDRAULIC AL RETELELOR DE CALDURA

Sarcina de calcul hidraulic include:

Determinarea diametrului conductei;

Determinarea căderii de presiune (presiune);

Determinarea presiunilor (presiunilor) în diferite puncte ale rețelei;

Conectarea tuturor punctelor de rețea în moduri statice și dinamice pentru a asigura presiunile admise și presiunile necesare în rețea și sistemele de abonați.

Pe baza rezultatelor calculelor hidraulice se pot rezolva următoarele probleme.

1. Determinarea costurilor de capital, a consumului de metal (conducte) și a volumului principal de lucru la montarea unei rețele de încălzire.

2. Determinarea caracteristicilor pompelor de circulatie si de completare.

3. Determinarea condițiilor de funcționare a rețelei de încălzire și selectarea schemelor de racordare a abonaților.

4. Selectarea automatizărilor pentru rețeaua de încălzire și abonați.

5. Dezvoltarea modurilor de operare.

A. Scheme și configurații ale rețelelor de încălzire.

Dispunerea rețelei de încălzire este determinată de locația surselor de căldură în raport cu zona de consum, natura încărcăturii termice și tipul de lichid de răcire.

Lungimea specifică a rețelelor de abur pe unitatea de sarcină termică proiectată este mică, deoarece consumatorii de abur - de obicei consumatori industriali - se află la o distanță mică de sursa de căldură.

O sarcină mai dificilă este alegerea schemei rețelelor de încălzire a apei din cauza lungimii mari și a numărului mare de abonați. Vehiculele pe apă sunt mai puțin durabile decât vehiculele cu abur din cauza coroziunii mai mari și sunt mai sensibile la accidente datorită densității mari a apei.

Fig.6.1. Rețea de comunicații cu o singură linie a unei rețele de încălzire cu două conducte

Rețelele de apă sunt împărțite în rețele principale și rețele de distribuție. Lichidul de răcire este furnizat prin rețelele principale de la sursele de căldură la zonele de consum. Prin intermediul rețelelor de distribuție, apa este furnizată către GTP și MTP și către abonați. Abonații se conectează foarte rar direct la rețelele backbone. În punctele în care rețelele de distribuție sunt conectate la cele principale, sunt instalate camere de sectionare cu robinete. Supapele secționale pe rețelele principale sunt instalate de obicei la fiecare 2-3 km. Datorită instalării supapelor secționale, pierderile de apă în timpul accidentelor de vehicule sunt reduse. Vehiculele de distribuție și principale cu un diametru mai mic de 700 mm sunt de obicei realizate în fundătură. În cazul unei urgențe, o întrerupere a alimentării cu căldură a clădirilor pentru până la 24 de ore este acceptabilă pentru cea mai mare parte a țării. Dacă o întrerupere a furnizării de căldură este inacceptabilă, este necesar să se prevadă dublarea sau reluarea sistemului de încălzire.

Fig.6.2. Rețeaua de încălzire circulară din trei centrale termice Fig.6.3. Rețea de căldură radială

Atunci când se furnizează căldură orașelor mari de la mai multe centrale termice, este recomandabil să se asigure interblocarea reciprocă a centralelor termice prin conectarea rețelei lor cu conexiuni de interblocare. În acest caz, se obține o rețea de căldură inelară cu mai multe surse de energie. O astfel de schemă are o fiabilitate mai mare și asigură transmiterea fluxurilor de apă redundante în cazul unui accident pe orice parte a rețelei. Când diametrele rețelei care se extind de la sursa de căldură sunt de 700 mm sau mai puțin, se utilizează de obicei o diagramă de rețea de încălzire radială cu o scădere treptată a diametrului conductei pe măsură ce distanța de la sursă crește și sarcina conectată scade. Această rețea este cea mai ieftină, dar în caz de accident, alimentarea cu căldură către abonați este oprită.

b. Dependențe de calcul de bază

Fig.6.1. Diagrama mișcării fluidului într-o țeavă

Viteza fluidului în conducte este scăzută, astfel încât energia cinetică a fluxului poate fi neglijată. Expresie H=p/r g se numește cap piezometric, iar suma înălțimii Z și capul piezometric se numește cap total.

H0 =Z + p/rg = Z + H.(6.1)

Căderea de presiune în conductă este suma pierderilor liniare de presiune și a pierderilor de presiune datorate rezistențelor hidraulice locale.

D p= D p l + D p m. (6,2)

În conducte D p l = R l L, Unde R l – căderea de presiune specifică, i.e. căderea de presiune pe unitatea de lungime a conductei, determinată de formula d'Arcy.

. (6.3)

Coeficientul de rezistență hidraulică l depinde de regimul de curgere a fluidului și de rugozitatea echivalentă absolută a pereților conductei k e. Următoarele valori pot fi luate în calcule k e– în liniile de abur k e=0,2 mm; în rețelele de apă k e=0,5 mm; în conductele de condens și sistemele de alimentare cu apă caldă k e= 1 mm.

Cu flux laminar de lichid într-o țeavă ( Re < 2300)

În regiunea de tranziție 2300< Re < 4000

. (6.5)

La

. (6.6)

De obicei în rețelele de încălzire Re > Re pr, prin urmare (6.3) poate fi redusă la forma

, Unde . (6.7)

Pierderea de presiune la rezistențele locale este determinată de formulă

. (6.8)

Valorile coeficientului de rezistență hidraulică locală X sunt date în cărți de referință. La efectuarea calculelor hidraulice, este posibil să se țină cont de pierderile de presiune datorate rezistențelor locale pe o lungime echivalentă.

Atunci unde a=l eq/l– ponderea pierderilor de presiune locale.

A. Procedura de calcul hidraulic

De obicei, în timpul calculelor hidraulice, sunt specificate debitul lichidului de răcire și căderea totală de presiune în zonă. Trebuie să găsiți diametrul conductei. Calculul constă din două etape - preliminară și verificare.

Plata in avans.

2. Setați fracția căderilor de presiune locale A=0.3...0.6.

3. Evaluați pierderea de presiune specifică

. Dacă scăderea de presiune în zonă este necunoscută, atunci acestea sunt stabilite de valoare R l < 20...30 Па/м.

4. Calculați diametrul conductei din condițiile de funcționare în regim turbulent. Pentru rețelele de încălzire a apei se ia densitatea egală cu 975 kg/m 3.

Din (6.7) găsim

, (6.9)

Unde r– densitatea medie a apei într-o zonă dată. Pe baza valorii diametrului găsit, o țeavă cu diametrul interior cel mai apropiat este selectată conform GOST. Când alegeți o țeavă, indicați fie d yȘi d, sau d nȘi d.

2. Calcul de verificare.

Pentru secțiunile de capăt, trebuie verificat modul de conducere. Dacă se dovedește că modul de mișcare este tranzitoriu, atunci, dacă este posibil, trebuie să reduceți diametrul țevii. Dacă acest lucru nu este posibil, atunci calculele trebuie făcute folosind formulele regimului de tranziție.

1. Valorile sunt în curs de clarificare R l;

2. Sunt specificate tipurile de rezistențe locale și lungimile lor echivalente. Vanele sunt instalate la ieșirea și intrarea în colector, la punctele de conectare a rețelelor de distribuție la cele principale, la ramuri către consumator și la consumatori. Dacă lungimea ramului este mai mică de 25 m, atunci este permisă instalarea supapei numai la consumator. Supapele secționale sunt instalate la fiecare 1 – 3 km. Pe lângă supape, sunt posibile și alte rezistențe locale - viraje, modificări ale secțiunii transversale, teuri, îmbinare și ramificare a fluxului etc.

Pentru a determina numărul de compensatoare de temperatură, lungimile secțiunilor sunt împărțite la distanța admisă dintre suporturile fixe. Rezultatul este rotunjit la cel mai apropiat număr întreg. Dacă există viraj în zonă, acestea pot fi folosite pentru autocompensarea prelungirilor de temperatură. În acest caz, numărul compensatorilor este redus cu numărul de spire.

5. Se determină pierderea de presiune în zonă. Pentru sisteme închise Dp uch =2R l (l+l e).

Pentru sistemele deschise, calculele preliminare se bazează pe debitul echivalent

În timpul calculelor de verificare, pierderile de presiune liniare specifice sunt calculate separat pentru conductele de alimentare și retur pentru debitele reale.

, .

La sfârșitul calculului hidraulic, se construiește un grafic piezometric.

A. Graficul piezometric al unei rețele de încălzire

Graficul piezometric arată terenul, înălțimea clădirilor atașate și presiunea din rețea pe o scară. Folosind acest grafic, este ușor să determinați presiunea și presiunea disponibilă în orice punct din rețea și sistemele abonaților.

Nivelul 1 - 1 este considerat planul orizontal al presiunii de referință. Linia P1 - P4 este un grafic al presiunilor din conducta de alimentare. Linia O1 – O4 – graficul presiunii pe linia de retur. N o1 – presiunea totală asupra colectorului de retur al sursei; Nsn – presiunea pompei de rețea; Nst – presiunea maximă a pompei de completare, sau presiunea statică maximă în rețeaua de încălzire; Nk – presiunea totală în t.K la conducta de refulare a pompei de rețea; DHt – pierderea de presiune în stația de tratare termică; Нп1 – presiunea totală pe galeria de alimentare, Нп1= Нк - DHт. Presiunea apei de alimentare disponibilă la colectorul CHP N1=Np1-No1. Presiunea în orice punct al rețelei i este notată cu Npi, Hoi este presiunea totală în conductele de transmisie și retur. Dacă înălțimea geodezică în punctul i este Zi, atunci presiunea piezometrică în acest punct este Нпi – Zi, Hoi – Zi în conductele de înaintare și, respectiv, de retur. Presiunea disponibilă în punctul i este diferența dintre presiunile piezometrice din conductele de transmisie și retur – Нпi – Hoi. Presiunea disponibilă în vehicul la punctul de conectare al abonatului D este H4 = Np4 – Ho4.

Fig.6.2. Schema (a) și graficul piezometric (b) al unei rețele de încălzire cu două conducte

Există o pierdere de presiune în linia de alimentare în secțiunea 1 - 4 . Există o pierdere de presiune în conducta de retur în secțiunea 1 - 4 . Când pompa de rețea funcționează, presiunea Hst a pompei de alimentare este reglată de regulatorul de presiune la No1. Când pompa de rețea se oprește, în rețea se stabilește o presiune statică Nst, dezvoltată de pompa de completare. Atunci când se calculează hidraulic o conductă de abur, profilul conductei de abur poate să nu fie luat în considerare din cauza densității scăzute a aburului. Pierderile de presiune de la abonați, de exemplu depinde de schema de conectare a abonatului. Cu lift de amestecare D N e= 10...15 m, cu intrare fără lift – D nb e =2...5 m, în prezența încălzitoarelor de suprafață D N n=5...10 m, cu pompa de amestec D N ns= 2…4 m.

Cerințe pentru condițiile de presiune din rețeaua de încălzire:

b. în orice punct al sistemului presiunea nu trebuie să depășească valoarea maximă admisă. Conductele sistemului de alimentare cu căldură sunt proiectate pentru 16 ata, conductele sistemelor locale sunt proiectate pentru o presiune de 6-7 ata;

c. pentru a evita scurgerile de aer în orice punct al sistemului, presiunea trebuie să fie de cel puțin 1,5 atm. În plus, această condiție este necesară pentru a preveni cavitația pompei;

d. în orice punct al sistemului, presiunea nu trebuie să fie mai mică decât presiunea de saturație la o anumită temperatură pentru a evita fierberea apei;

6.5. Caracteristici ale calculului hidraulic al conductelor de abur.

Diametrul conductei de abur este calculat fie pe baza pierderii de presiune admisibile, fie pe baza vitezei admisibile a aburului. Densitatea vaporilor în zona calculată este prestabilită.

Calcul pe baza pierderii de presiune admisibile.

A evalua , A= 0,3...0,6. Folosind (6.9), se calculează diametrul conductei.

Acestea sunt setate de viteza aburului din conductă. Din ecuația pentru debitul de abur – G=wrF găsiți diametrul țevii.

Conform GOST, este selectată o țeavă cu diametrul interior cel mai apropiat. Sunt specificate pierderi liniare specifice și tipuri de rezistențe locale și se calculează lungimi echivalente. Se determină presiunea la capătul conductei. Pierderile de căldură în zona de proiectare sunt calculate pe baza pierderilor de căldură normalizate.

Qpot=q l l, Unde q l– pierderi de căldură pe unitatea de lungime pentru o diferență de temperatură dată între abur și mediu, ținând cont de pierderile de căldură pe suporturi, supape etc. Dacă q l determinate fără a lua în considerare pierderile de căldură pe suporturi, supape etc., apoi

Qpot=q l (tav – to)(1+b), Unde tsr- temperatura medie a aburului pe amplasament, la– temperatura mediului ambiant, in functie de metoda de instalare. Pentru instalare supraterană la = nu, pentru instalare subterană fără canale la = tgr(temperatura solului la adâncimea de așezare), la așezarea în canale traversante și semi-traversante la=40…50 0 C. La așezarea în canale netrecătoare la= 5 0 C. Pe baza pierderilor de căldură constatate se determină modificarea entalpiei aburului în secțiune și a valorii entalpiei aburului la capătul secțiunii.

Diuch=Qpot/D, ik=in - Diuch.

Pe baza valorilor găsite ale presiunii aburului și entalpiei la începutul și sfârșitul secțiunii, se determină o nouă valoare a densității medii a aburului rср = (rn + rc)/2. Dacă noua valoare a densității diferă de valoarea specificată anterior cu mai mult de 3%, atunci calculul de verificare se repetă cu clarificări simultan și RL.

A. Caracteristici de calcul al conductelor de condens

Atunci când se calculează conducta de condens, este necesar să se țină cont de posibila formare a aburului atunci când presiunea scade sub presiunea de saturație (abur secundar), condensarea aburului din cauza pierderilor de căldură și trecerea aburului după capcanele de abur. Cantitatea de abur care trece este determinată de caracteristicile sifonului. Cantitatea de abur condensat este determinată de pierderea de căldură și căldura de vaporizare. Cantitatea de abur secundar este determinată de parametrii medii din zona de proiectare.

Dacă condensul este aproape de starea de saturație, atunci calculul trebuie efectuat ca pentru o conductă de abur. La transportul condensului suprarăcit, calculul se efectuează în același mod ca și pentru rețelele de apă.

b. Modul de presiune al rețelei și alegerea schemei de introducere a abonatului.

1. Pentru funcționarea normală a consumatorilor de căldură, presiunea din conducta de retur trebuie să fie suficientă pentru a umple sistemul, Ho > DHms.

2. Presiunea din conducta de retur trebuie să fie sub valoarea admisă, po > padd.

3. Presiunea efectivă disponibilă la intrarea abonatului nu trebuie să fie mai mică decât cea calculată, DHab DHcalc.

4. Presiunea din conducta de alimentare trebuie să fie suficientă pentru a umple sistemul local, Hp – DHab > Hms.

5. În modul static, de ex. Când opriți pompele de circulație, nu trebuie să existe golirea sistemului local.

6. Presiunea statică nu trebuie să depășească valoarea admisă.

Presiunea statică este presiunea care se stabilește după oprirea pompelor de circulație. Nivelul presiunii statice (presiunii) trebuie indicat pe graficul piezometric. Valoarea acestei presiuni (presiuni) este stabilită pe baza limitei de presiune pentru dispozitivele de încălzire și nu trebuie să depășească 6 ati (60 m). Cu un teren calm, nivelul de presiune statică poate fi același pentru toți consumatorii. Cu fluctuații mari ale terenului, pot exista două, dar nu mai mult de trei, niveluri statice.

Fig.6.3. Graficul presiunilor statice ale sistemului de incalzire

Figura 6.3 prezintă un grafic al presiunilor statice și o diagramă a sistemului de alimentare cu căldură. Înălțimile clădirilor A, B și C sunt aceleași și egale cu 35 m Dacă trasăm o linie de presiune statică la 5 metri deasupra clădirii C, atunci clădirile B și A se vor afla în zona de presiune de 60 și 80 m solutii sunt posibile.

7. Instalatiile de incalzire din cladirile A se racordeaza dupa un circuit independent, iar in cladirile B si C - dupa unul dependent. În acest caz, se stabilește o zonă statică comună pentru toate clădirile. Încălzitoarele de apă-apă vor fi sub o presiune de 80 m, ceea ce este acceptabil din punct de vedere al rezistenței. Linie de presiune statică – S - S.

8. Instalațiile de încălzire ale clădirii C sunt conectate după un circuit independent. În acest caz, înălțimea statică totală poate fi selectată în funcție de condițiile de rezistență ale instalațiilor clădirilor A și B - 60 m Acest nivel este indicat de linia M - M.

9. Instalațiile de încălzire ale tuturor clădirilor sunt conectate conform unei scheme dependente, dar zona de alimentare cu căldură este împărțită în două părți - una la nivelul M-M pentru clădirile A și B, cealaltă la nivelul S-S pentru clădirea C. Pentru aceasta , o supapă de reținere este instalată între clădirile B și C 7 pe linia directă și pompa de alimentare a zonei superioare 8 și regulatorul de presiune 10 pe linia de retur. Menținerea presiunii statice date în zona C este efectuată de pompa de alimentare a zonei superioare 8 și de regulatorul de alimentare 9. Menținerea presiunii statice date în zona inferioară este efectuată de pompa 2 și regulatorul 6.

În modul hidrodinamic de funcționare al rețelei, cerințele de mai sus trebuie îndeplinite și în orice punct al rețelei la orice temperatură a apei.

Fig.6.4. Trasarea unui grafic al presiunilor hidrodinamice ale unui sistem de alimentare cu căldură

10. Construirea liniilor de presiune piezometrică maximă și minimă.

Liniile de presiuni admisibile urmăresc terenul, deoarece Se acceptă ca conductele să fie așezate în conformitate cu terenul. Referința este de pe axa conductei. Dacă echipamentul are dimensiuni semnificative în înălțime, atunci presiunea minimă se numără din punctul de sus, iar cea maximă din partea de jos.

1.1. Pmax line – linie de presiuni maxime admise în conducta de alimentare.

Pentru cazanele de încălzire a apei de vârf, presiunea maximă admisă se calculează din punctul de jos al cazanului (se presupune că este la nivelul solului), iar presiunea minimă admisă este măsurată din galeria superioară a cazanului. Presiunea admisă pentru cazanele de apă caldă din oțel este de 2,5 MPa. Luând în considerare pierderile, se presupune că Hmax = 220 m la ieșirea cazanului Presiunea maximă admisă în conducta de alimentare este limitată de rezistența conductei (рmax = 1,6 MPa). Prin urmare, la intrarea în linia de alimentare Hmax = 160 m.

A. Linie Omax – linie de presiuni maxime admise în conducta de retur.

În funcție de condițiile de rezistență ale încălzitoarelor de apă-apă, presiunea maximă nu trebuie să fie mai mare de 1,2 MPa. Prin urmare, valoarea presiunii maxime este de 140 m Valoarea presiunii pentru instalațiile de încălzire nu poate depăși 60 m.

Presiunea piezometrică minimă admisă este determinată de temperatura de fierbere, care depășește temperatura de proiectare la ieșirea cazanului cu 30 0 C.

b. Linia Pmin – linia presiunii minime admisibile într-o linie dreaptă

Presiunea minimă admisă la ieșirea cazanului este determinată din starea de nefierbe în punctul superior - pentru o temperatură de 180 0 C. Este setată la 107 m Din starea de apă nefiertă la o temperatură de 150 0 C, presiunea minimă trebuie să fie de 40 m.

1.4. Linie Omin – linia de presiune minimă admisă în conducta de retur. Pe baza condiției de inadmisibilitate a scurgerilor de aer și a cavitației pompelor, s-a adoptat o presiune minimă de 5 m.

În nicio circumstanță conductele de presiune efectivă din liniile de înaintare și retur nu pot depăși limitele liniilor de presiune maximă și minimă.

Graficul piezometric oferă o imagine completă a presiunilor de funcționare în modurile static și hidrodinamic. În conformitate cu aceste informații, este selectată una sau alta metodă de conectare a abonaților.

Fig.6.5. Graficul piezometric

Clădirea 1. Presiunea disponibilă este mai mare de 15 m, presiunea piezometrică este mai mică de 60 m Instalația de încălzire poate fi conectată într-un circuit dependent cu unitatea de lift.

Clădirea 2. În acest caz, puteți folosi și o schemă dependentă, dar din moment ce presiunea din conducta de retur este mai mică decât înălțimea clădirii la punctul de conectare, trebuie să instalați un regulator de presiune „în amonte”. Căderea de presiune pe regulator trebuie să fie mai mare decât diferența dintre înălțimea instalării și presiunea piezometrică din conducta de retur.

Clădirea 3. Presiunea statică în acest loc este mai mare de 60 m Cel mai bine este să utilizați o schemă independentă.

Clădirea 4. Presiunea disponibilă în acest loc este mai mică de 10 m Prin urmare, liftul nu va funcționa. Trebuie instalată o pompă. Presiunea sa trebuie să fie egală cu pierderea de presiune din sistem.

Clădirea 5. Este necesar să se folosească o schemă independentă - presiunea statică în acest loc este mai mare de 60 m.

6.8. Modul hidraulic al rețelelor de încălzire

Pierderile de presiune din rețea sunt proporționale cu pătratul debitului

Folosind formula pentru calcularea pierderii de presiune, găsim S.

.

Pierderile de presiune din rețea sunt definite ca , unde .

La determinarea rezistenței întregii rețele, se aplică următoarele reguli.

1. La conectarea elementelor de rețea în serie, rezistențele acestora sunt însumate S.

S S=S si.

11. La conectarea elementelor de rețea în paralel, conductivitățile acestora sunt însumate.

. .

Una dintre sarcinile calculului hidraulic al unui vehicul este determinarea debitului de apă pentru fiecare abonat și în rețea în ansamblu. De obicei cunoscute: schema de retea, rezistenta sectiunilor si abonatilor, presiunea disponibila la colectorul unei centrale termice sau al cazanelor.

Orez. 6.6. Diagrama rețelei de căldură

Să notăm S eu - S V – rezistența tronsoanelor de autostradă; S 1 – S 5 – rezistențe de abonat împreună cu ramuri; V– debit total de apă în rețea, m 3 /s; Vm– debitul apei prin instalatia abonatului m; SI-5– rezistența elementelor de rețea de la secțiunea I până la ramura 5; SI-5=S I+ S 1-5, unde S 1-5 – rezistența totală a abonaților 1-5 cu ramuri corespunzătoare.

Găsim debitul de apă prin instalația 1 din ecuație

, de aici .

Pentru instalarea abonatului 2

. Vom găsi diferența de costuri din ecuație

, Unde . De aici

.

Pentru setarea 3 obținem

Rezistența rețelei de încălzire cu toate ramurile de la abonatul 3 până la ultimul abonat 5 inclusiv; , - rezistența secțiunii III a liniei principale.

Pentru unii m consumatorul din n debitul relativ de apă se găsește prin formula

. Folosind această formulă, puteți găsi debitul de apă prin orice instalație de abonat dacă se cunoaște debitul total în rețea și rezistența secțiunilor de rețea.

12. Debitul relativ de apă printr-o instalație de abonat depinde de rezistența rețelei și a instalațiilor de abonat și nu depinde de valoarea absolută a debitului de apă.

13. Dacă este conectat la rețea n abonati, apoi raportul consumului de apa prin instalatii dȘi m, Unde d < m, depinde doar de rezistenta sistemului, incepand de la nod d până la sfârșitul rețelei și nu depinde de rezistența rețelei la nod d.

Dacă rezistența se modifică în orice secțiune a rețelei, atunci pentru toți abonații aflați între această secțiune și punctul final al rețelei, consumul de apă se va modifica proporțional. În această parte a rețelei, este suficient să se determine gradul de modificare a consumului pentru un singur abonat. Când rezistența oricărui element de rețea se modifică, debitul atât în ​​rețea, cât și pentru toți consumatorii se va modifica, ceea ce duce la o ajustare greșită. Dezechilibrele în rețea sunt corespunzătoare și proporționale. Cu o neajustare corespunzătoare, semnul modificării costurilor coincide. Cu dereglarea proporțională, gradul de modificare a debitelor coincide.

Orez. 6.7. Modificarea presiunii rețelei atunci când unul dintre consumatori este deconectat

Dacă abonatul X este deconectat de la rețeaua de încălzire, rezistența totală a rețelei va crește (conexiune în paralel). Consumul de apă în rețea va scădea, pierderile de presiune între stație și abonatul X vor scădea. Prin urmare, graficul presiunii (linia punctată) va fi mai drept. Presiunea disponibilă în punctul X va crește, astfel încât fluxul în rețea de la abonatul X până la punctul final al rețelei va crește. Pentru toți abonații de la punctul X până la punctul final, gradul de modificare a debitului va fi același - dereglare proporțională.

Pentru abonații dintre stație și punctul X, gradul de modificare a consumului va fi diferit. Gradul minim de modificare a consumului va fi pentru primul abonat direct la stație - f=1. Pe măsură ce te îndepărtezi de gară f > 1 și în creștere. Dacă presiunea disponibilă la stație se modifică, atunci consumul total de apă din rețea, precum și consumul de apă al tuturor abonaților, se va modifica proporțional cu rădăcina pătrată a presiunii disponibile la stație.

6.9. Rezistența rețelei.

Conductivitate totală a rețelei

, de aici

.

În mod similar

Și

. Rezistența rețelei este calculată de la cel mai îndepărtat abonat.

A. Pornirea substațiilor de pompare.

Substațiile de pompare pot fi instalate pe conductele de alimentare, retur,

cât şi pe săritorul dintre ei. Construcția de stații este cauzată de terenul nefavorabil, raza mare de transmisie, necesitatea creșterii capacității de transport etc.

A). Instalarea pompei pe conductele de alimentare sau retur.

Fig.6.8. Instalarea pompei pe o linie de debit sau secvenţială (funcţionare secvenţială)

La instalarea unei substații de pompare (PS) pe liniile de alimentare sau retur, consumul de apă pentru consumatorii aflați între stație și PP scade, iar pentru consumatorii după PP crește. În calcule, pompa este luată în considerare ca o oarecare rezistență hidraulică. Calculul modului hidraulic al rețelei cu OP se realizează prin metoda aproximărilor succesive.

Setată de o valoare negativă a rezistenței hidraulice a pompei

Calculați rezistența în rețea, consumul de apă în rețea și la consumatori

Debitul de apă și presiunea pompei și rezistența acesteia sunt specificate prin (*).

Fig.6.10. Rezumat caracteristici ale pompelor conectate în serie și paralel

Când pompele sunt conectate în paralel, caracteristica totală se obține prin însumarea absciselor caracteristicilor. Când pompele sunt pornite în serie, caracteristica totală se obține prin însumarea ordonatelor caracteristicilor. Gradul de modificare a alimentării atunci când pompele sunt conectate în paralel depinde de tipul caracteristicii rețelei. Cu cât rezistența rețelei este mai mică, cu atât conexiunea paralelă este mai eficientă și invers.

Fig.6.11. Conectarea în paralel a pompelor

Când pompele sunt pornite în serie, alimentarea cu apă totală este întotdeauna mai mare decât alimentarea cu apă a fiecărei pompe în mod individual. Cu cât rezistența rețelei este mai mare, cu atât mai eficientă este activarea secvențială a pompelor.

b). Instalarea pompei pe jumperul dintre liniile de tur și retur.

Când instalați pompa pe un jumper, condițiile de temperatură înainte și după pompa de ulei nu sunt aceleași.

Pentru a construi caracteristicile totale a două pompe, caracteristicile pompei A sunt mai întâi transferate la nodul 2, unde este instalată pompa B (vezi Fig. 6.12). În caracteristica dată pompei A2 - 2 presiunile la orice debit sunt egale cu diferența dintre presiunea reală a acestei pompe și pierderea de presiune în rețeaua C pentru același debit.

. După aducerea caracteristicilor pompelor A și B la aceeași unitate comună, acestea se adaugă conform regulii de adăugare a pompelor care funcționează în paralel. Când o pompă B funcționează, presiunea din nodul 2 este egală cu debitul de apă. La conectarea celei de-a doua pompe A, presiunea din nodul 2 crește la , iar debitul total de apă crește la V>. Cu toate acestea, debitul direct al pompei B este redus la .

Fig.6.12. Construcția caracteristicilor hidraulice ale unui sistem cu două pompe în unități diferite

A. Funcționare în rețea cu două surse de alimentare

Dacă vehiculul este alimentat de mai multe surse de căldură, atunci în liniile principale apar puncte de întâlnire ale fluxurilor de apă din diferite surse. Poziția acestor puncte depinde de rezistența vehiculului, de distribuția sarcinii de-a lungul liniei principale și de presiunile disponibile asupra colectoarelor centralei termice. Debitul total de apă în astfel de rețele este de obicei specificat.

Fig.6.13. Diagrama unui vehicul alimentat din două surse

Punctul bazinului de apă este situat după cum urmează. Ele sunt stabilite de valori arbitrare ale debitului de apă în secțiuni ale liniei principale, pe baza primei legi a lui Kirchhoff. Reziduurile de presiune sunt determinate pe baza legii a 2-a a lui Kirchhoff. Dacă, cu o distribuție a debitului preselectată, bazinul de apă este selectat în t.K, atunci a doua ecuație Kirchhoff va fi scrisă sub forma

, .

Conform legii a 2-a a lui Kirchhoff, se determină discrepanța pierderilor de presiune Dp. Pentru a face nepotrivirea presiunii egală cu zero, trebuie să introduceți o corecție a debitului în calcul - debitul de legătură. Pentru a face acest lucru, se presupune în ecuație Dp=0 și în schimb V introduce V+dV sau V-dV. Primim

. Semn Dp egal cu semnul dV. În continuare, este clarificată distribuția fluxului în secțiuni de rețea. Pentru a găsi punctul de bazin, sunt verificați doi consumatori adiacenți.

Fig.6.14. Determinarea poziției punctului de bazin al apelor

A). Punctul de referință este între consumatori mȘi m+1. În acest caz . Aici este scăderea de presiune la nivelul consumatorului m atunci când este alimentat de la stația A. este căderea de presiune la nivelul consumatorului m+1 când este alimentat de la stația B.

Fie punctul de referință să fie între consumatorii 1 și 2. Apoi

; . Dacă aceste două căderi de presiune sunt egale, atunci punctul de răsărit se află între consumatorii 1 și 2. Dacă nu, atunci se verifică următoarea pereche de consumatori etc. Dacă nu se găsește egalitatea presiunilor disponibile pentru nicio pereche de consumatori, aceasta înseamnă că punctul de bazin se află la unul dintre consumatori.

A. Rețea de apel.

O rețea inelară poate fi considerată ca o rețea cu două surse de alimentare cu presiuni egale ale pompelor de rețea. Poziția punctului de bazin de apă în liniile de alimentare și retur coincide dacă rezistențele liniilor de alimentare și retur sunt aceleași și nu există pompe de rapel. În caz contrar, pozițiile punctului de bazin de apă în liniile de alimentare și retur trebuie determinate separat. Instalarea unei pompe de rapel duce la o deplasare a punctului de bazin de apă numai în linia pe care este instalată.

Fig.6.15. Graficul presiunii într-o rețea inelară

În acest caz HA = NV.

b. Conectarea stațiilor de pompare într-o rețea cu două surse de alimentare

Pentru a stabiliza regimul de presiune în prezența unei pompe de rapel la una dintre stații, presiunea la galeria de admisie este menținută constantă. Această stație se numește fixă, alte stații sunt numite libere. La instalarea unei pompe de rapel, presiunea din galeria de admisie a unei stații libere se modifică cu o cantitate de .

A. Modul hidraulic al sistemelor de încălzire deschise

Caracteristica principală a modului hidraulic al sistemelor de încălzire deschise este că, în prezența unei admisii de apă, debitul de apă în conducta de retur este mai mic decât în ​​alimentare. În practică, această diferență este egală cu extragerea apei.

Fig.6.18. Graficul piezometric al unui sistem deschis

Graficul piezometric al conductei de alimentare rămâne constant în timpul oricărei retrageri de apă din conducta de retur, deoarece debitul în conducta de alimentare este menținut constant folosind regulatoare de debit la intrările abonatului. Odată cu creșterea prelevarii apei, debitul în linia de retur scade și graficul piezometric al liniei de retur devine mai plat. Când prelevarea apei este egală cu debitul din conducta de alimentare, debitul din conducta de retur este zero și graficul piezometric al conductei de retur devine orizontal. Cu aceleași diametre ale liniilor înainte și înapoi și absența prelevarii apei, graficele de presiune din liniile înainte și înapoi sunt simetrice. În absența alimentării cu apă pentru alimentarea cu apă caldă, consumul de apă este egal cu consumul de încălzire calculat - V.

Din ecuația (***) putem găsi f.

1. Când apa ACM este extrasă de la conducta de alimentare, debitul prin sistemul de încălzire scade. La analizarea din linia de întoarcere, aceasta crește. La b=0,4 debitul de apă prin sistemul de încălzire este egal cu cel calculat.

2. Gradul de modificare a fluxului de apă prin sistemul de încălzire -

3. Gradul de modificare a debitului de apă prin sistemul de încălzire este mai mare, cu cât rezistența sistemului este mai mică.

O creștere a admisiei de apă pentru ACM poate duce la o situație în care toată apa de după sistemul de încălzire merge la admisia de apă ACM. În acest caz, debitul de apă în conducta de retur va fi zero.

De la (***): , Unde (****)

La calculul hidraulic al rețelelor de încălzire, se determină debitul total al apei calde principale pentru încălzire, aer condiționat, ventilație și apă caldă menajeră. Pe baza acestui calcul, se determină parametrii necesari ai echipamentelor de pompare, schimbătoarelor de căldură și diametrelor conductelor rețelei principale.

Câteva despre teorie și sarcini

Sarcina principală a calculului hidraulic al rețelelor de încălzire este selectarea parametrilor geometrici ai conductei și a dimensiunilor standard ale elementelor de control pentru a asigura:

• distribuția calitativă și cantitativă a lichidului de răcire la dispozitivele individuale de încălzire;
• fiabilitatea termo-hidraulică și fezabilitatea economică a unui sistem termic închis;
• optimizarea costurilor de investiţii şi operare ale organizaţiei de furnizare a căldurii.

Calculul hidraulic creează premisele pentru ca dispozitivele de încălzire și apă caldă să atingă puterea necesară la o anumită diferență de temperatură. De exemplu, cu un grafic T de 150-70 o C, acesta va fi egal cu 80 o C. Acest lucru se realizează prin crearea presiunii necesare apei sau a presiunii lichidului de răcire la fiecare punct de încălzire.

Această condiție obligatorie pentru funcționarea unui sistem de încălzire este implementată prin configurarea corectă a echipamentelor de rețea în conformitate cu condițiile de proiectare, instalarea echipamentelor pe baza rezultatelor calculelor hidraulice ale rețelelor de încălzire.

Etape hidraulice de rețea:

1. Calcul înainte de lansare.
2. Reglementare operațională.

Hidraulica inițială a rețelei se realizează:

• folosind calcule;
• metoda de masurare.

În Federația Rusă, metoda de calcul este predominantă; determină toți parametrii elementelor sistemului de alimentare cu căldură într-o singură zonă de proiectare (casă, bloc, oraș). Fără aceasta, rețeaua va fi reglată greșit, iar lichidul de răcire nu va fi furnizat la etajele superioare ale clădirilor cu mai multe etaje. De aceea, începerea construcției oricărei instalații de alimentare cu încălzire, chiar și cea mai mică, începe cu un calcul hidraulic al rețelelor de încălzire.

Întocmirea unei scheme a rețelelor de încălzire

Înainte de calculele hidraulice, se realizează o diagramă preliminară a conductelor indicând lungimea L în metri și D a conductelor de apă de utilități în mm și volumele estimate de apă din rețea pentru secțiunile de proiectare ale diagramei. Pierderile de presiune în sistemele de alimentare cu căldură sunt împărțite în liniare, care apar din cauza frecării suportului de pereții țevii, și pierderi în zone cauzate de rezistența structurală locală din cauza prezenței teurilor, curbelor, compensatoarelor, spirelor și altor dispozitive.

Exemplu de calcul: calcul hidraulic al rețelelor de încălzire:

1. În primul rând, se efectuează un calcul mai amplu pentru a determina indicatorii maximi de rețea care pot oferi pe deplin rezidenților servicii de încălzire.
2. La finalizare, se stabilesc indicatori calitativi și cantitativi ai rețelelor principale și intrabloc, inclusiv presiunea finală și temperatura mediului la nodurile de intrare ale consumatorilor de căldură, ținând cont de pierderile de căldură.
3. Efectuați un calcul hidraulic de probă a rețelei de încălzire și alimentare cu apă caldă.
4. Acestea stabilesc costurile efective în secțiuni ale circuitului și la intrările în clădirile rezidențiale, cantitatea de căldură primită de abonați la calcularea temperaturii lichidului de răcire în conducta de alimentare cu apă a sistemelor de încălzire și presiunea disponibilă în galeria de evacuare, justificare pentru regimurile hidrotermale și temperatura prevăzută în interiorul spațiilor rezidențiale.
5. Determinați temperatura necesară de alimentare cu căldură la ieșire.
6. Setați dimensiunea maximă T a apei încălzite la ieșirea unei cazane sau a unei alte surse de căldură, obținută pe baza unui calcul hidraulic al rețelei de încălzire. Trebuie să asigure standarde sanitare în interior.

Aplicatii ale metodei normative

Hidraulica rețelelor se realizează pe baza tabelelor cu încărcăturile maxime de căldură orare și a unei diagrame de alimentare cu căldură pentru un oraș sau regiune, indicând sursele, locația sistemelor de inginerie principale, intra-bloc și intra-casă, indicând limitele bilanțul proprietarilor de rețele. Calculele hidraulice ale conductelor rețelei de încălzire pentru fiecare secțiune până la diagrama de mai sus sunt efectuate separat.

Această metodă de calcul este utilizată nu numai pentru rețelele de încălzire, ci și pentru toate conductele care transportă medii lichide, inclusiv condens de gaz și alte medii lichide chimice. Pentru sistemele de alimentare cu căldură prin conducte, modificările trebuie efectuate ținând cont de vâscozitatea cinematică și densitatea mediului. Acest lucru se datorează faptului că aceste caracteristici influențează pierderea de presiune specifică în conducte, iar debitul este legat de densitatea mediului de tranzit.

Parametrii de calcul hidraulic al rețelei de încălzire a apei

Consumul de căldură Q și cantitatea de lichid de răcire G pentru zone sunt indicate în tabelul indicatorilor de consum maxim orar de căldură pentru anotimpurile de iarnă și vară separat și corespund cantității de consum de căldură pentru trimestrele incluse în schemă.

Un exemplu de calcul hidraulic al unei rețele de încălzire este prezentat mai jos.

Deoarece calculele depind de mulți indicatori, ele sunt efectuate folosind numeroase tabele, diagrame, grafice, nomograme, valoarea finală a consumului de căldură Q pentru sistemele de încălzire din interior se obține prin interpolare.

Cantitatea de lichid care circulă în rețeaua de încălzire m 3 / oră, la calcularea modului hidraulic al rețelei de încălzire, este determinată de formula:

G = (D2 / 4) x V,

• G - consumul de purtător, m 3 /oră;
• D - diametrul conductei, mm;
• V - viteza curgerii, m/s.

Căderile de presiune liniare în calculul hidraulic al rețelelor de încălzire sunt preluate din tabele speciale. La instalarea sistemelor de încălzire, în ele sunt instalate zeci și sute de elemente auxiliare: supape, fitinguri, orificii de aerisire, coturi și altele care creează rezistență la mediul de tranzit.

Motivele scăderii presiunii în conducte includ și starea internă a materialelor conductelor și prezența depozitelor de sare pe acestea. Valorile coeficienților utilizate în calculele tehnice sunt date în tabele.

Metodologia standard și etapele procesului

Conform metodei de calcul hidraulic al rețelelor de încălzire, se realizează în două etape:

1. Construirea unei diagrame a rețelelor de încălzire, pe care sunt numerotate secțiunile, mai întâi în zona liniei principale centrale - o linie de rețea mai lungă și mai voluminoasă în ceea ce privește sarcina de la punctul de conectare la o instalație de consum mai îndepărtată.
2. Calculul pierderilor de presiune ale fiecărei secțiuni de conductă, diagrame. Se realizează folosind tabele și nomograme, care sunt indicate de cerințele normelor și standardelor de stat.

Primul care efectuează calcule pentru autostrada principală sunt costurile stabilite conform schemei. În acest caz, sunt utilizate date de referință privind pierderile de presiune specifice în rețele.

1. Numărul compensatorilor conform schemei.
2. Rezistențe pe elementele rețelei de încălzire instalate efectiv.

Pierderile de presiune sunt calculate folosind formule și nomograme. Apoi, având aceste date pentru întreaga rețea, calculează regimul hidromecanic al secțiunilor individuale de la punctul de scindare până la abonatul final.

Calculele sunt legate de alegerea diametrelor conductelor de ramificație. Incoerență nu mai mult de 10%. Excesul de presiune din rețeaua de încălzire este stins la unitățile de lift, duzele de accelerație sau regulatoarele automate la punctele de control interne.

Având în vedere presiunea disponibilă a rețelei principale de încălzire și a ramurilor, setați mai întâi rezistivitatea aproximativă Rm, Pa/m.

Calculele folosesc tabele, nomograme pentru rețelele de încălzire și altă literatură de referință, care este obligatorie pentru toate etapele, este ușor de găsit pe internet și în literatura de specialitate;

Algoritmul pentru schema de calcul este stabilit prin documentație de reglementare și tehnică, standarde de stat și sanitare și se realizează în strictă conformitate cu procedura stabilită.

Articolul oferă un exemplu de calcul hidraulic al unei rețele de încălzire. Procedura se efectuează în următoarea secvență:

1. Pe orașul și districtul aprobat sunt marcate punctele nodale de calcul, sursa de căldură, rutarea sistemelor de inginerie, indicând toate sucursalele și instalațiile de consum conectate.
2. Se clarifică limitele afilierii bilanțului rețelelor de consumatori.
3. Atribuiți numere site-ului conform schemei, începând cu numerotarea de la sursă până la consumatorul final.

Sistemul de numerotare ar trebui să separe în mod clar tipurile de rețele: linii principale intrabloc, cele inter-casă de la puțul termic până la limitele bilanţului, în timp ce tronsonul este stabilit ca o secțiune a rețelei, delimitată de două ramuri.

Diagrama prezintă toți parametrii calculului hidraulic al rețelei principale de încălzire din stația centrală de încălzire:

• Q - GJ/oră;
• Gm3/oră;
• D - mm;
• V - m/s;
• L este lungimea secțiunii, m.

Această rețea de încălzire este proiectată pentru un sistem de alimentare cu căldură care utilizează lichid de răcire sub formă de abur.

Diferențele dintre această schemă și cea anterioară sunt cauzate de indicatorii de temperatură și presiunea mediului. Din punct de vedere structural, aceste rețele se caracterizează printr-o lungime mai mică în orașele mari, ele includ de obicei doar linii principale, adică de la sursă la punctul central de încălzire. Ele nu sunt utilizate ca rețele intra-sector și intra-casă, cu excepția amplasamentelor industriale mici.

Diagrama schematică este realizată în aceeași ordine ca și cu lichidul de răcire cu apă. La secțiuni sunt indicați toți parametrii rețelei pentru fiecare ramură datele sunt preluate dintr-un tabel rezumativ al consumului maxim de căldură orar, cu însumarea pas cu pas a indicatorilor de consum de la consumatorul final la sursă.

Dimensiunile geometrice ale conductelor sunt stabilite pe baza rezultatelor calculelor hidraulice, care sunt efectuate în conformitate cu normele și reglementările de stat, și în special SNiP. Valoarea determinantă este pierderea de presiune a mediului gaz-condens de la sursa de alimentare cu căldură la consumator. Cu o pierdere de presiune mai mare și o distanță mai mică între ele, viteza de mișcare va fi mare și va fi necesar un diametru mai mic al liniei de abur. Diametrul este selectat conform tabelelor speciale, pe baza parametrilor lichidului de răcire. Datele sunt apoi introduse în tabele pivot.

Lichid de răcire pentru rețeaua de condens

Calculul pentru o astfel de rețea de încălzire diferă semnificativ de cele anterioare, deoarece condensul există simultan în două stări - în abur și în apă. Acest raport se modifică pe măsură ce se deplasează către consumator, adică aburul devine din ce în ce mai umed și în cele din urmă se transformă complet într-un lichid. Prin urmare, calculele pentru țevi în fiecare dintre aceste medii sunt diferite și sunt luate în considerare de alte standarde, în special de SNiP 2.04.02-84.

Procedura de calcul al conductelor de condens:

1. Rugozitatea echivalentă internă a țevilor este determinată din tabele.
2. Indicatorii pierderii de presiune în conductele din secțiunea de rețea, de la evacuarea lichidului de răcire de la pompele de încălzire la consumator, sunt luați conform SNiP 2.04.02-84.
3. La calculul acestor rețele nu se ia în calcul consumul de căldură Q, ci doar consumul de abur.

Caracteristicile de proiectare ale acestui tip de rețea afectează în mod semnificativ calitatea măsurătorilor, deoarece conductele pentru acest tip de lichid de răcire sunt realizate din oțel negru, după ce pompele de rețea, din cauza scurgerilor de aer, se corodează rapid din excesul de oxigen; care se formează condens de calitate scăzută cu oxizi de fier, care provoacă coroziunea metalului. Prin urmare, se recomandă instalarea conductelor din oțel inoxidabil în această zonă. Deși alegerea finală se va face după finalizarea studiului de fezabilitate al rețelei de încălzire.

Pierderile de energie datorate supapelor, fitingurilor și curbelor sunt cauzate de perturbări localizate de curgere. Pierderea de energie are loc de-a lungul unei secțiuni finite și nu neapărat scurte a conductei, cu toate acestea, pentru calculele hidraulice, se acceptă în general că întregul volum al acestei pierderi este luat în considerare la locația dispozitivului. Pentru sistemele de conducte cu conducte relativ lungi, este adesea cazul ca pierderile rezultate să fie neglijabile în raport cu pierderea totală de presiune în conductă.

Pierderile la conducte sunt măsurate utilizând date experimentale reale și apoi analizate pentru a determina un factor de pierdere local care poate fi utilizat pentru a calcula pierderile de fiting, deoarece variază în funcție de rata de curgere a fluidului prin dispozitiv.

Produsele Pipe Flow Software facilitează determinarea pierderilor de fiting și a altor pierderi în calculele căderii de presiune, deoarece sunt preîncărcate cu o bază de date de supape care conține mulți factori standard pentru robinete și fitinguri de diferite dimensiuni. În cadrul unui sistem de conducte, o pompă este adesea folosită pentru a adăuga presiune suplimentară pentru a depăși pierderile cauzate de frecare și alte rezistențe.

Performanța pompei este determinată de curbă. Înălțimea produsă de pompă variază în funcție de debit, găsirea punctului de funcționare pe curba de performanță a pompei nu este întotdeauna o sarcină ușoară.

Folosind software-ul de proiectare hidraulică Pipe Flow Expert, este destul de ușor să găsiți punctul exact de funcționare pe curba pompei, asigurându-vă că debitele și presiunile sunt echilibrate în întregul sistem, pentru a lua decizii precise de proiectare a conductelor.

Se fac calcule online pentru a selecta diametrul optim care oferă cei mai buni parametri de funcționare, pierderi reduse de presiune și viteze mari de deplasare a fluidului, ceea ce va asigura indicatori tehnici și economici buni ai rețelelor de încălzire în ansamblu.

Minimizează efortul și oferă o precizie mai mare. Include toate tabelele de referință și nomogramele necesare. Astfel, se presupune că pierderile pe metru de țevi sunt de 81 - 251 Pa/m (8,1 - 25,1 mm coloană de apă), care depinde de materialul țevilor. Viteza apei în sistem depinde de diametrul conductelor instalate și este selectată într-un interval specific. Cea mai mare viteză a apei pentru rețelele de încălzire este de 1,5 m/s. Calculul sugerează valori limită ale vitezei apei în conductele cu un diametru interior:

1. 15,0 mm - 0,3 m/s;
2. 20,0 mm - 0,65 m/s;
3. 25,0 mm - 0,8 m/s;
4. 32,0 mm - 1,0 m/s.
5. Pentru alte diametre nu mai mult de 1,5 m/s.
6. Pentru conductele sistemelor de protecție împotriva incendiilor sunt permise viteze medii de până la 5,0 m/s.

GIS Zulu este un program de geoinformații pentru calculul hidraulic al rețelelor de încălzire. Compania este specializată în cercetarea aplicațiilor GIS care necesită vizualizarea geodatelor 3D în versiuni vectoriale și raster, studiul topologic și relația acestora cu bazele de date semantice. Zulu vă permite să creați diferite planuri și diagrame de lucru, inclusiv rețele de căldură și abur folosind topologia, poate lucra cu rastere și poate achiziționa date din diferite baze de date, cum ar fi BDE sau ADO.

Calculele sunt realizate în strânsă integrare cu sistemul de informații geografice sunt implementate într-o versiune de modul extins. Rețeaua este introdusă ușor și rapid în GIS folosind mouse-ul sau folosind aceste coordonate. După care se creează imediat o schemă de calcul. După aceea, parametrii circuitului sunt setați și începerea procesului este confirmată. Calculele sunt utilizate pentru rețelele de încălzire în bloc și inel, inclusiv pentru unitățile de pompare din rețea și dispozitivele de throttling, alimentate de la una sau mai multe surse. Calculele de încălzire pot fi efectuate luând în considerare scurgerile din rețelele de distribuție și pierderile de căldură în conductele de încălzire.

Pentru a instala un program special pe un computer, descărcați „Calcul hidraulic al rețelelor de încălzire 3.5.2” de pe Internet prin torrent.

Structura etapelor de definire:

1. Definiţia commutation.
2. Verificare calcul hidromecanic al rețelei de încălzire.
3. Calcul de reglaj termo-hidraulic al conductelor principale si intra-sfert.
4. Alegerea proiectării echipamentelor rețelei de încălzire.
5. Calculul graficului piezometric.

Microsoft Excel pentru calcule hidraulice în rețelele de încălzire este cel mai accesibil instrument pentru utilizatori. Editorul său cuprinzător de foi de calcul poate rezolva multe probleme de calcul. Cu toate acestea, atunci când se efectuează calcule ale sistemelor termice, trebuie îndeplinite cerințe speciale. Acestea pot fi enumerate:

• găsirea secțiunii anterioare în direcția de mișcare a mediului;
• calculul diametrului conductei pe baza unui indicator condiționat dat și calcul invers;
• stabilirea unui factor de corecție pentru mărimea pierderii de presiune specifice pe baza datelor și a rugozității echivalente a materialului conductei;
• calculând densitatea unui mediu din temperatura acestuia.

Desigur, utilizarea Microsoft Excel pentru calculele hidraulice în rețelele de încălzire nu face posibilă simplificarea completă a procesului de calcul, ceea ce creează inițial costuri relativ mari ale forței de muncă.

Software-ul pentru calculele hidromecanice ale rețelelor sau pachetul GRTS este o aplicație informatică care efectuează calcule hidromecanice ale rețelelor cu mai multe conducte, inclusiv o configurație de fund. Platforma GRTS conține funcționalitate de limbaj de formule care vă permite să stabiliți caracteristicile de calcul necesare și să selectați formule pentru exactitatea determinării lor. Datorită utilizării acestei funcționalități, calculatorul are posibilitatea de a găsi în mod independent tehnologia de calcul și de a seta complexitatea necesară.

Există două modificări ale aplicației GRTS: 1.0 și 1.1. La finalizare, utilizatorul va primi următoarele rezultate:

• calcul, în care metodologia de calcul este descrisă cu atenție;
• raport în formă tabelară;
• transfer de baze de date computaționale în Microsoft Excel;
• grafic piezometric;
• graficul temperaturii lichidului de răcire.

Aplicația GRTS 1.1 este considerată cea mai modernă modificare și acceptă cele mai recente standarde:

1. Calculul diametrelor conductelor pe baza presiunilor date la punctele finale ale diagramei termice.
2. Platforma de ajutor a fost modernizată. Echipa "?" Deschide zona de ajutor a aplicației pe ecranul monitorului.

Calcul hidraulic al rețelelor de încălzire

Un exemplu de calcul este prezentat mai jos.

Parametrii de bază minimi necesari pentru proiectarea unui sistem de conducte includ:

1. Caracteristicile și proprietățile fizice ale lichidului.
2. Debitul masic (sau volumul) necesar al mediului de tranzit care urmează să fie transportat.
3. Presiune, temperatura la punctul de pornire.
4. Presiunea, temperatura și altitudinea la punctul final.
5. Distanța dintre două puncte și lungimea echivalentă (pierderea de presiune) instalate de supape și fitinguri.

Acești parametri de bază sunt necesari pentru proiectarea unui sistem de conducte. Presupunând un flux constant, există o serie de ecuații bazate pe ecuația generală a energiei care pot fi utilizate pentru a proiecta un sistem de conducte.

Variabilele asociate cu fluxul de lichid, abur sau condens în două faze afectează rezultatul calculului. Aceasta conduce la derivarea și dezvoltarea ecuațiilor aplicabile unui anumit fluid. Deși sistemele de conducte și proiectarea lor pot deveni complexe, marea majoritate a problemelor de proiectare cu care se confruntă un inginer pot fi rezolvate prin ecuațiile standard ale debitului Bernoulli.

Ecuația de bază dezvoltată pentru a reprezenta un flux constant de fluid este ecuația lui Bernoulli, care presupune că energia mecanică totală este conservată pentru un flux izotermic constant, incompresibil, neviscid, fără transfer de căldură. Aceste condiții de constrângere pot fi într-adevăr reprezentative pentru multe sisteme fizice.

Pierderile de sarcină asociate supapelor și fitingurilor pot fi calculate, de asemenea, luând în considerare „lungimile” echivalente ale secțiunilor de țeavă pentru fiecare supapă și fiting. Cu alte cuvinte, pierderea de sarcină calculată cauzată de fluidul care trece prin supapă este exprimată ca o lungime suplimentară a conductei care se adaugă la lungimea reală a conductei atunci când se calculează căderea de presiune.

Toate lungimile echivalente cauzate de supape și fitinguri din segmentul de țeavă vor fi adăugate împreună pentru a calcula căderea de presiune pentru segmentul de țeavă proiectat.

Pentru a rezuma, putem spune că scopul calculului hidraulic al rețelei de încălzire la punctul final este distribuirea corectă a sarcinilor termice între abonații sistemelor termice. Un principiu simplu se aplică aici: fiecare radiator - după cum este necesar, adică un radiator mai mare, care este conceput pentru a oferi un volum mai mare de încălzire încăperii, ar trebui să primească un debit mai mare de lichid de răcire. Acest principiu poate fi asigurat prin calcule de rețea efectuate corect.