2. Расчет гидравлического

РЕЖИМА

В автоматизированной системе с регуляторами РР для отопления и регуляторами температуры РТ для горячего водоснабжения расход воды у абонентов определяется только величиной их тепловой нагрузки. Постоянство заданного расхода на отопительном вводе поддерживается настройкой регулятора: при уменьшении располагаемого давления на вводе увеличивается степень открытия клапана регулятора.

Рис. 8.3. Схема тепловой сети и пьезометрический график: СН- сетевой насос

Расчет гидравлического режима такой системы сводится к определению потерь давления при известных расходах воды.

В случае отсутствия на вводах авторегуляторов изменение расходов и давления в сети вызывает перераспределение расходов в магистральных трубопроводах и на абонентских вводах. Расчет гидравлического режима дает возможность определить расходы воды и соответствующие им потери Давления При изменившихся условиях работы системы.

Исходными данными служат: схема сети, расчетный пьезометрический график и давление на коллекторах ТЭЦ. Рассмотрим схему тепловой сети, имеющей п абонентов (рис. 8.3). Характеристики сопротивления магистральных участков обозначим соответственно S_I, S_II, S_III, ..., S_N, а характеристики сопротивления абонентов с учетом ответвлений- S₁, S₂, S₃, ..., Sn. Суммарный расход воды в сети равен V, расход воды на абонентских вводах - Vi (с индексом, соответствующим его номеру).

Начиная с первого абонента, запишем условия равенства потерь давления в параллельных участках сети AS₁A и ASnA:

DP₁=S₁V₁²=S_1-nV² (8.12)

где S_1-n- характеристика сопротивления сети от абонента 1 до n-го включительно со всеми ответвлениями, определяемая по формулам (8.6) и (8. 11).

Из уравнения (8.12) найдем относительный расход воды у абонента 1:

(8.13)

Для абонентского ввода 2 можно записать:

DP₂=S₂V₂=S_2-n(V - V₁)², (8.14)

где S_2-n -суммарная характеристика сопротивления сети от абонента 2 до n-го включительно со всеми ответвлениями. Но, с другой стороны, перепад давлений в узле А равен:

DР₁=(S_II +S_2-n)(V-V₁)²=S_1-nV² (8.15)

Из совместного решения уравнений (8.14) и (8.15) найдем относительный расход воды у второго абонента

(8.16)

где S_II-n=S_II +S_2-n

По аналогии для любого m-го абонента системы, состоящей из n потребителей, получим:

(8.17)

Таким образом, если известны суммарный расход воды и характеристики сопротивления отдельных участков сети, то можно найти расход воды через любую абонентскую установку.

Пример 1. Схема тепловой сети и расчетный пьезометрический график, показаны на рис. 8.4. Расчетные расходы воды и соответствующие им потери давления приведены в табл. 8.1.

Определить расходы воды и потери напора в сети при отключении абонента 2. Построить характеристику сети для расчетного и нерасчетного режимов.

При расчете принять, что давление насоса остается постоянным и равным 372·10³ Па. Плотность воды принимаем r=975 кг/м³.

Решение. Расчетная характеристика сопротивления системы находится из формулы (8.1) по данных расчетного режима:

S=DР/V²=372·10³/565²=1,16 Па/(м³/ч)²

Рис. 8.4. Пьезометрические графики и принципиальная схема сети (к примеру 1):

расчетный режим; пьезометрический график после отключения абонента 2

Для построения характеристики сети задаемся расходами воды и определяем соответствующие им потери напора при S=l,16. Характеристики сети и насоса показаны на рис. 8.1.

Определяем характеристики сопротивления магистральных участков сети и абонентов по известным расходам и потерям давления для расчетного режима по формуле (8.1.). Результаты расчета приведены в табл. 8.1.

Далее находим характеристики сопротивления и проводимости отдельных узлов системы после отключения абонента 2. Для этого суммируем характеристики сопротивления последовательно соединенных участков или проводимости параллельных участков.

Характеристика сопротивления магистральных участков II, III и абонента 3 после отключения потребителя 2 составит:

S_II-3=S_II+S_III +S₃=1,03+9,28+9,28= 19,6.

Проводимость участков II-3

Суммарная проводимость участков II-3 и абонента 1

a_1-3 =a_II-3+a₁=0,226+0,475=0,701

Таблица 8.1. Расчет гидравлического режима тепловой сети (к примеру 1)

Наименование	Расчетный расход воды		Расчетные потери		Характеристика сопротивления, Па/(м3/ч)2	Проводи-мость, м3/ч·Па0,5
	т/ч	м/ч	давления, Па·10-3	напора, м
Магистральный участок I	550	565	77,5	8,1	0,243	-
Магистральный участок II	300	308	97,5	10,2	1,03	-
Магистральный участок III	100	103	98,5	10,3	9,28	-
Абонент 1	250	256	294,6	30,8	4,5	0,475
Абонент 2	200	205	197,0	20,6	4,68	-
Абонент 3	100	103	98,5	10,3	9,28	-

Продолжение Таблицы 8.1.

Общая характеристика сопротивления этих участков сети составляет:

Суммарная характеристика сопротивления всей системы после отключения абонента 2 равна

S=S_I +S_1-3=0,243+2.,07=2,313.

Как видно из приведенного расчета, характеристика сопротивления системы при отключении параллельного участка увеличивается.

Характеристика сети после отключения абонента 2 построена по зависимости (8.1) при S=2,313 (см. рис. 8.1).

м³/ч

Расход воды у абонента 1 определим по фор-

муле (8.13)

м³/ч

Расход воды у абонента 3

V₃=V- V₁=401-272= 129 м³/ч.

Потери давления и напора на участках сети: .

DP₁ =S₁V²=-0,243·401²=39070 Па;

DP_II=S_IIV²₃=1,03·129²=17140 Па

DP_III=9,28·129²=154430 Па

Располагаемые напоры в узловых точках равны:

DH₁=Н_н-DН₁=38,9 - 4,09=34,81 м;

DН2=34,81 - 1,79=33,02 м;

DH3=33,02 - 16,1= 16,98 м.

По найденным величинам строим пьезометрический график для нового режима (рис. 8.4).

На основе расчета гидравлического режима решается целый ряд вопросов, связанных с эксплуатацией системы теплоснабжения. а именно: возможность присоединения новых абонентов к существующей сети, аварийное резервирование системы, проверяется работа сети при максимальном водоразборе на горячее водоснабжение. Методы ручного счета весьма трудоемки, а в ряде случаев, например для многокольцевых сетей, практически неприемлемы.

ВТИ разработаны алгоритмы и программы расчета гидравлических режимов тепловых сетей на ЭЦВМ. С их помощью решены многочисленные задачи по расчету и исследованию гидравлических режимов систем теплоснабжения ряда городов страны.