Гидравлический расчет

Гидравлический расчет

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. В его задачу входят:

а) определение диаметров трубопроводов;

б) определение падения давления (напора);

в) установление   пропускной   способности трубопроводов;

г) установление значений давлений (напоров) в различных точках сети;

д) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах для обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети абонентских систем.

Результаты гидравлического расчета дают исходный материал:

а) для определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

б) для установления характеристик циркуляционных насосов, числа насосов и их размещения;

в) для выяснения условий работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских систем к тепловой сети;

г) для выбора системы автоматизации тепловой сети и абонентских вводов;

д) для разработки рациональных режимов эксплуатации.

Исходными данными для гидравлического расчета трубопроводов являются расчетные тепловые нагрузки и принятые параметры теплоносителя. Расчетные расходы тепла сводятся в таблицу.

При теплоносителе воде расчетные расходы воды G, т/ч, для гидравлического расчета тепловых сетей определяются по формуле: 

где Q — расход тепла; Δt— перепад температур сетевой воды при расчетных температурах наружного воздуха; С — удельная теплоемкость воды.

Расходы воды для отопления и вентиляции определяются по максимальным часовым тепловым нагрузкам и расчетным перепадам температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах согласно расчетным температурам наружного воздуха. Расход воды на бытовое горячее водоснабжение жилых домов для схем с непосредственным водоразбором при качественном методе регулирования предусматривается в количестве 15—20% от отопления.

Расход воды на бытовое горячее водоснабжение коммунальных и общественных зданий с расходом воды, систематически превышающим расход воды на отопление, учитывается: при наличии аккумуляторов у абонентов — по средней часовой нагрузке; при отсутствии аккумуляторов--но максимальной часовой нагрузке.

Баки-аккумуляторы ставятся для создания запаса воды, выравнивающего субботний максимум, и рассчитываются на 4-часовой максимальный расход.

При гидравлических расчетах квартальных водяных тепловых сетей потери давления на трение принимаются в размере до 98,1 —147 Па (10—15 мм вод. ст.), а магистральных — до 78,8 Па (8 мм вод. ст.) на 1 м длины трубопровода при наличии избыточного давления, обеспечивающего необходимую разность давлений перед элеватором. Эквивалентная шероховатость новых труб принимается для водяных сетей kэ=0,5 мм.

Гидравлические расчеты существующих тепловых сетей производятся по гидравлическим сопротивлениям отдельных участков на основе проведенных в процессе эксплуатации гидравлических испытаний этих сетей.

Потери давления  на трение Д/У_Тр на  расчетном участке определяются по формуле:

где Δh-— потери давления на трение на 1 м длины трубы, / — длина расчетного участка, м.

Местными сопротивлениями являются арматура, компенсаторы, повороты, грязевики, переходы, которые вызывают дополнительные потери давления в трубопроводе.

Эквивалентные длины для расчета внутриквартальных тепловых сетей можно принимать также в виде некоторой доли длины трубопроводов. При установке П-образных компенсаторов и диаметре трубопроводов до 150 мм эквивалентная местному сопротивлению длина приближенно может быть принята равной 30% длины трубопроводов, а при диаметре 200 мм — примерно 40%; при установке сальниковых компенсаторов и диаметрах до 400 мм — примерно 30% длины трубопроводов.

Суммарные потери давления в трубопроводе определяются потерями давления на трение в местных сопротивлениях:

Гидравлический расчет трубопроводов производится по расчетным участкам, в качестве которых принимаются участки между двумя смежными точками ответвлений трубопровода.

Нейтральная точка тепловой сети. Нейтральной называется такая точка, в которой давление остается постоянным при любом гидравлическом режиме сети. Особенность нейтральной точки заключается в том, что при любых гидравлических режимах, возникающих при переменном расходе воды, пьезометрические линии обратной магистрали проходят через нее. Этим достигается определенная устойчивость давлений в тепловой сети, которая необходима для ограничения колебаний давлений, происходящих в ней из-за переменного расхода воды.

Нейтральная точка в сети создается в месте присоединения расширительного бака при отоплении отдельных зданий и подпиточного насоса в крупных тепловых сетях. Физическая причина неизменности давления в точке присоединения расширителя или подпиточного насоса объясняется тем, что сетевой насос подает в единицу времени к этой точке замкнутого кольца столько же воды, сколько он в ту же единицу времени отбирает от нее же. Поэтому она называется нейтральной (или нулевой) и давление в ней всегда постоянное.

Установленные на котельной (станции) подпиточные насосы рассчитаны на два режима работы: динамический и статический.

Динамический режим. При падении давления в нейтральной точке подача воды подпиточным насосом увеличивается, при повышении давления — уменьшается. Таким образом, сохраняется постоянство давления Н_в у всасывающего патрубка сетевого насоса (в нейтральной точке О) при динамическом режиме.

Статический режим. Во время остановки сетевых насосов подпиточный насос устанавливает статическое давление, равное Но.

При небольшой разнице в высоте зданий линия статического давления может взять свое начало от нейтральной точки О, и в этом случае подпиточный насос будет общим для динамического и статического режимов. В двухтрубных сетях все давление расходуется только на преодоление сопротивления циркуляционного кольца системы теплоснабжения.