3.7. Гідравлічний розрахунок теплових мереж

Гідравлічний розрахунок виконується з метою:

1) визначення діаметрів мережевих трубопроводів;

2) визначення падіння тиску (напору);

3) визначення тиску (напорів) в різних точках мережі;

4) узгодження всіх точок системи при статичному (коли рух теплоносія в мережі відсутній, а сама мережа повністю заповнена водою) та динамічному режимі з метою забезпечення допустимих тисків і напорів в мережі та абонентських системах.

Результати гідравлічного розрахунку необхідні для:

1) визначення капіталовкладень, витрати матеріалу (труб) і основного об’єму робіт зі спорудження теплової мережі;

2) установлення характеристик мережних і підживлюваних насосів та їх кількості і розташування;

3) вияснення умов роботи теплової мережі і абонентських систем та вибір схем приєднання абонентських установок до теплової мережі.

4) вибір автоматичних регуляторів для теплової мережі і абонентських вводів;

5. розробка режимів експлуатації елементів системи теплопостачання.

Рівняння Бернуллі для усталеного руху трубопроводом нестисливої рідини (див. рис. 3-10), яка виражає питомий, віднесений до одиниці маси енергетичний баланс цієї рідини без врахування її тепловмісту, можна записати у вигляді:

, (3-17)

де: і - геометрична висота осі трубопроводу в перерізах 1 і 2 по відношенню до горизонтальної площини відліку, м; і - швидкість руху рідини в перерізах 1 та 2; м/с, та – тиск рідини на рівні осі трубопроводу в перерізах 1 і 2, Па; - падіння тиску на ділянці 1-2, Па, - густина рідини, кг/м³; - прискорення земного тяжіння м/с².

Енергетичний баланс в кожній точці трубопроводу виражається рівнянням:

(3-18)

Якщо знехтувати величиною швидкісного напору потоку в трубопроводі , то матимемо:

, (3-19)

тобто вважають, що повний напір дорівнює сумі висоти розташування осі трубопроводу над площиною відліку і п’єзометричного напору Н. Під п’єзометричним напором розуміють тиск в трубопроводі, визначений в лінійних одиницях стовпа тієї рідини, що передається по трубопроводу.

Оскільки , то п’єзометричний напір дорівнює різниці між повним напором і геометричною висотою осі трубопровода над площиною відліку.

3.8. П’єзометричний графік

При проектуванні і експлуатації розгалужених теплових мереж використовують п’єзометричний графік, на якому в масштабі наносять рельєф місцевості, висоту приєднаних будівель, напір в мережі. По ньому легко визначити напір (тиск) і наявну різницю напорів (перепад тисків) в любій точці мережі і в абонентських системах.

На рис. 3-11 представлений п’єзометричний графік двохтрубної водяної системи теплопостачання і її принципова схема , рівень І-І прийнято за горизонтальну позначку О.

Лінія П1-П4 – графік напорів в подавальній магістралі мережі; Н_н - напір води після мережевого насоса І; _Нз1 - повний напір на зворотному колекторі джерела теплопостачання; Н_ст - повний напір, що розвивається насосом ІІ підживлення системи (це є також повним статичним напором в системі теплопостачання – коли теплоносій в системі не рухається); Н_к - повний напір в точці К в нагнітальному патрубку мережевого насосу; ∆Н_т – втрата напору мережевою водою в теплопідготувальній установці ІІІ; Н_п1 - повний напір в подавальному колекторі джерела теплопостачання; . Напір в любій точці теплової мережі, наприклад в точці 3, позначено таким чином: _Нп3 - повний напір в т. 3 подавальної лінії мережі, - повний напір в т. 3 зворотної лінії мережі.

Оскільки геодезична висота осі трубопроводу над площиною підрахунку в т. 3 дорівнює , то п’єзометричний напір в точці 3 дорівнює , а в зворотній лінії . Наявна різниця напорів в точці 3 теплової мережі дорівнює різниці п’єзометричних напорів в подавальній і зворотній лінії, або різниці повних напорів .

Наявна різниця напорів в тепловій мережі у вузлі приєднання абонента Д: , де і - повні напори в подавальній і зворотній лініях теплової мережі в точці 4.

Втрата напору в подавальній магістралі теплової мережі на участку між нагнітальним колектором джерела теплопостачання і абонентом Д .

Втрата напору в зворотній магістралі на цьому ж участку теплової мережі .

При роботі мережевого насосу 1 напір Н_ст, який розвиває насос підживлення мережі ІІ, дроселюється регулятором тиску ІV до _Нз1 .

При зупинці мережевого насосу 1 в тепловій мережі встановлюється статичний тиск _Нст , який забезпечується, роботою насосу ІІ підживлення мережі.