18 Гидравлический расчет тепловых сетей

1. Задачи гидравлического расчета.

2. Основные расчетные зависимости.

3. Порядок выполнения гидравлического расчета.

4. Разработка гидравлического режима.

5. Пьезометрические графики и их построение для различных тепловых сетей.

Задачи гидравлического расчета.

• Определение диаметра трубопровода.

• Определение падения давления в различных точках системы.

• Определение величины давления в различных точках.

• Увязка всех точек системы с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и у абонентов при статическом и динамическом режимах.

• В некоторых случаях определение пропускной способности сетей при заданном диаметре и падении давления (при присоединении новых потребителей к существующим сетям.

Результаты гидравлического расчета являются исходными данными для решения следующих задач.

• Определение капиталовложений и объема работ по сооружению системы теплоснабжения.

• Установление характеристик циркуляционных и подпиточных насосов.

• Выявление условий работы тепловых сетей и абонентских систем и выбора схем присоединений теплопотребляющей установки к тепловым сетям.

• Выбор авторегуляторов для сети и абонентских вводов.

• Разработка режима эксплуатации систем теплоснабжения.

Для гидравлического расчета должны быть.

1. Заданы или рассчитаны тепловые нагрузки по видам. Задан вид теплоносителя.

2. Заданы схеме и профиль тепловой сети.

3. Указаны места размещения источника тепла и теплопотребителя.

Уравнение Бернулли и его характеристика.

Полный напор потока жидкости в трубе определяется уравнением Бернулли.

_g^ - удельный вес.

(112)

Где: Р – давление жидкости в трубе, Па; g = 9,8 м/с²;  - скорость движения, м/с;  - плотность, кг/м³; z – высота центра тяжести по отношению к плоскости отчета.

(113)

- пьезометрический напор, т.е. высота столба жидкости в трубопроводе.

, (114)

 = 0,5 – 4 м/с.

Скоростной напор – небольшая величина по отношению к полному напору и им можно пренебречь, тогда пьезометрический напор:

Н = Н₀ – z

Потери напора или располагаемый напор, и потери давления или располагаемый перепад давления связаны между собой зависимостью.

, (115)

падение давления в трубопроводе можно представить суммой линейного падения и падения местных сопротивлений:

(116)

Где: Р_л – падения давления на линейных участках трубопровода в результате трения жидкости о стенки трубы;

Р_м – падения давления в арматуре (вентили, задвижки, краны) и другие элементы по длине трубопровода.

В результате изменения скорости или направления движения.

Р_л = Rl – линейное падение давления, Па.

R – удельное линейное падение давления (падение давления на единицу длины трубы, Па/м).

, (117)

Где:  - коэффициент гидравлического трения;  - скорость движения жидкости;  - плотность жидкости; d – внутренний диаметр трубопровода.

Массовый расход воды:

, , (118)

, Па/м. (119)

При 2300  Re  Re_{предельного} (Re_пр); Re_пр=568d/к_э:

. (120)

При Re  Re_пр уравнение Шифринсона

. (121)

В последнем случае

, (122)

где: d – внутренний диаметр трубопровода, м;  - коэффициент гидравлического трения; - скорость теплоносителя, м/с; G – массовый расход теплоносителя, кг/с;  - плотность теплоносителя, кг/м³; g – ускорение свободно падающего тела – 9,81 м/с²; к_э – абсолютная эквивалентная шероховатость трубопровода, м ; A_R – постоянный коэфициент для заданного значения к_э.

Падение давления в местных сопротивлениях, Па:

(123)

где:  - сумма коэффициента местных сопротивлений.

Эквивалентная длина местных сопротивлений

, (124)

. (125)

Число Рейнольдса

, (126)

 - кинематическая вязкость;  - плотность.

В результате гидравлического расчета тепловой сети определяем диаметры всех видов участков теплопроводов, оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а также потери давления теплоносителя на всех элементах сети.

По полученным значениям потерь давления рассчитывают напоры, которые должны развивать насосье системы.

Диметры труб и потери давления на трение (линейные потери).

(127)

Где: Р_л – потери давления на трение, Па;  - коэффициент трения; l, d – длина и диаметр участка трубопровода, м;  - плотность теплоносителя, кг/м³.