7.2. Гидравлическая характеристика тепловой сети

Определение суммарной характеристики тепловой сети может быть проведено графическим и аналитическим методами. Графический метод аналогичен ΣS_н . Так как тепловая сеть – это система с большим количеством параллельно и последовательно включенных участков, то практически более удобен аналитический метод. Т.к. потери напора в тепловой сети подчиняются квадратичному закону, то характеристика тепловой сети представляет собой квадратичную параболу, описанную уравнением:

, , (7.3)

где ΔН – потери напора, м.в.ст.;

ΔР – потери давления, Па;

S_н – сопротивление сети, выраженное через единицу напора (потеря напора при G = 1), мּс²/м⁶;

S – сопротивление сети, выраженное через единицу давления, Паּс²/м⁶.

, (7.4)

где γ – удельный вес воды, Н/м³.

Используя зависимости гидравлического расчета тепловой сети, получим

. (7.5)

Из формул видно, что S зависит от геометрических размеров тепловой сети К_Э , l_Э , ρ, но не зависит от G. Для данного состояния сети ее характеристика может быть построена по одному известному режиму. Для определения S достаточно знать для одного какого-нибудь режима расход воды и соответствующее этому расходу падение давление. Найденное значение S относится к температуре, имевшей место при данном режиме. При изменении температуры теплоносителя S должно измениться:

. (7.6)

Однако, если на основе режимных данных определить S при средней температуре теплоносителя, то можно не учитывать зависимость S от ρ, т.к. степень изменения плотности воды в пределах изменения температуры теплоносителя в тепловой сети незначительна. S_н используют при построении пьезометров. В отличие от S, .

При аналитическом определении суммарной характеристики тепловой сети пользуются следующими правилами:

где а – проводимость участка; ; .

Таким образом, сумма характеристик тепловой сети производится по следующему правилу: при последовательном соединении участков складываются S_i , а при параллельном соединении участков складываются а_i .

7.3. Гидравлическая характеристика абонентских

вводов

Рис. 7.6. Схема с тремя параллельно включенными системами

Абонентский ввод рассматривают ка три параллельно включенных системы (рис. 7.6):

; ;

; ;

; .

7.4. Расчет гидравлического режима закрытой тепловой

сети

При нормальной работе системы теплоснабжения перед всеми потребителями поддерживаются располагаемые напоры, достаточные для преодоления сопротивления систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения при расчетном расходе воды. Такой гидравлический режим системы теплоснабжения является расчетным. При его расчете является заданным: схема тепловой сети; гидравлические характеристики S_i всех участков тепловой сети; ΔН_i и ΔН_ст , Н_ст .

При наличии на абонентских вводах авторегуляторов известны расходы сетевой воды у абонентов, т.к. они поддерживаются постоянными с помощью авторегулятора. В этом случае по известным расходам сетевой воды у абонентов находят расходы воды на всех участках тепловой сети, а затем ΔН_i по участкам. При отсутствии авторегуляторов расходы сетевой воды у абонентов заранее не известны, их надо определять.

При эксплуатации системы теплоснабжения, отключение и включение абонентов, в сети наблюдается переменный гидравлический режим, отличный от расчетного. Особенно резко изменяется гидравлический режим при аварийных отключениях. Задачей расчета переменных гидравлических режимов является определение G_i и ΔН_i у абонентов и в узловых точках.

Расчет переменных гидравлических режимов проводят в следующей последовательности (рис. 7.7):

1. Задаются изменением в системе против расчетного (отключение или включение абонентов и участков магистралей).

2. Определяют гидравлическую характеристику при измененном состоянии . Накладывают S_б на характеристику сетевых насосов и определят новую рабочую точку А_б, напор сетевых насосов и расход воды на головном участке при новом гидравлическом режиме.

Рис. 7.7. Схема для расчета гидравлического режима закрытой

тепловой сети: а – расчетный гидравлический режим;

б – отключен абонент 3

Если у сети гидравлическая характеристика пологая , то давление на станции принимают постоянным, а расход определяют аналитически:

;

3. Распределяют расходы G_i по участкам тепловой сети. Расход воды через абонент 1 может быть определен следующим образом:

,

где S₁ – гидравлическая характеристика абонента 1;

S_1-5 – гидравлическая характеристика со всеми ответвлениями и абонентами от абонента 1 до абонента 5 включительно.

Расход воды через абонент 2 : .

можно определить из уравнения:

,

откуда .

Тогда: . (7.7)

Аналогично через абонент 3:

. (7.8)

Если к тепловой сети подключено “n” абонентов, то для “m”-ого абонента:

. (7.9)

По этой формуле можно определить расход воды на любом участке, есди известен расход и гидравлическая характеристика всех участков. Из формулы (7.9) следует:

1. зависит только от и и не зависит от расхода воды в сети;

Рис. 7.8.

2. Если к тепловой сети присоединено n абонентов, то через абонентные установки “i” и “m” при i > m , зависит только от сопротивления системы от узла “m” до конца сети, и не зависит от сопротивления сети до узла “m”(рис. 7.8).

. (7.10)

По формуле (7.9) легко установить характер разрегулировки системы при любых переключениях в тепловой сети.

Рис. 7.9. Определение характера разрегулировки системы:

I – пропорциональная разрегулировка;

II – непропорциональная разрегулировка

Пусть отключен абонент “X”, тогда характеристика тепловой сети увеличится, расход сетевой воды уменьшится и уменьшится перепад давления в магистралях до абонента “X” и пьезометр будет более пологий. В точке присоединения “X” располагаемый перепад давления увеличится и степень изменения расхода у всех абонентов в конце сети после “X” будет одинакова, а пьезометр будет параллельным. У всех абонентов, расположенных между станцией и “X” изменение расхода будет неодинаково, причем, чем ближе абонент расположен к станции, тем меньше у него будет разрегулировка (изменение перепада давления меньше, следовательно, изменение расхода воды тоже мало). Таким образом, при отключении абонента у всех оставшихся абонентов перепад давления увеличивается; расход воды уменьшается на головном участке и увеличивается у всех других абонентов. Если же на станции изменяется располагаемый напор, а характеристика тепловой сети остается неизменной, то суммарный расход воды и расход на каждом участке изменяется у всех абонентов в одинаковой пропорции :

.

Рис. 7.10. Схемы разрегулировки: а – если ΔН_ст уменьшается;

б - если ΔН_ст увеличивается

Если частично прикрыть задвижку на магистрали, то общий расход воды в системе уменьшится, но изменение расхода у абонентов будет неодинаково (рис. 7.10). Прикрытие задвижки на обратке сокращает расход в сети и потери давления. У абонентов 1 и 2 Перепад давления увеличивается и расход воды тоже увеличивается. Увеличение давления в обратной магистрали перед задвижкой приводит к понижению перепада давления у абонентов 3-5 и понижению расхода воды (рис. 7.11).

Рис. 7.11.