§ 4.3. Последовательность гидравлического расчета

При гидравлическом расчете трубопроводов обычно заданы расход теплоносителя и суммарное падение давления на участке (располагаемый напор). Требуется определить диаметр трубопровода.

Последовательность расчета

1. Задаются долей местных потерь α или определяют ее по формуле (для воды)

где ∆р – располагаемое давление; ( = 3,34).

2. Определяют удельное линейное падение давления

R_л = ∆р/ [  (1 + α)].

3. Определяют среднюю плотность теплоносителя на участке

ρ_ср = 0,5 (ρ_нач + ρ_кон).

Индексы «нач» и «кон» относятся к началу и концу участка. Если теплоноситель – жидкость, то принимают ρ_нач = ρ_кон = ρ_ср.

4. Определяют диаметр трубопровода из предположения его работы в квадратичной области по формуле

5. Округляют предварительно рассчитанный диаметр до ближайшего по стандарту.

6. Определяют число Rе и сравнивают с предельным Rе_пр = 568 d/ К_э. Устанавливают расчетную область, в которой работает трубопровод.

7. Определяют линейное удельное падение давления по формуле для случая, когда трубопровод работает в квадратичной области. Например, для воды

/d ^5,25.

8. Рассчитывают эквивалентную длину местных сопротивлений

l_э = А_l ∑ d ^1,25.

9. Определяют суммарное падение давления ∆р_с

∆р_с = R_л (l + l_э).

Рассчитанное значение ∆р_с сравнивают с заданным значением ∆р, если расхождение не превышает нормативного требования, то расчет считается законченным.

Если трубопровод работает в переходной области, то по формуле Блазиуса или Альтшуля определяют коэффициент гидравлического трения и находят удельное линейное падение давления

_Rл = 

а затем эквивалентную длину местных сопротивлений

l_э = ∑

и суммарное падение давления на участке

∆р = R_л (l + l_э).

Определение области, в которой работает трубопровод, следует проводить только при расчете участков с малой нагрузкой (абонентские ответвления с малым расходом теплоносителя). При расчете магистральных линий и основных ответвлений проверку расчетной области течения жидкости можно не производить, считая, что магистральные трубопроводы работают в квадратичной области.

_{10. При расчете паропроводов сопоставляют полученное значение ρср с предварительно принятым. При большом расхождении задаются более близкими значениями этих величин и вновь производят проверочный расчет.}

_{Гидравлический расчет упрощается при использовании номограмм.}

§ 4.4. Пьезометрический график

На рис. 4.4 представлена схема пьезометрического графика. Плоскость отсчета проведена через минимальную отметку трассы, рельеф которой нанесен на графике. От этой нулевой отметки отложены напоры в подающей линии RР, в обратной линии МN и статический (гидростатический) напор SS (изображен пунктиром). Рассмотрим основные условия работы тепловой сети.

1) Пьезометрическим напором называется напор, отсчитываемый от отметки теплопровода, он равен полному напору за вычетом геометрической отметки теплопровода (за вычетом Z).

2) Располагаемый напор в любой точке теплосети равен разности напоров в подающей и обратной линиях. Располагаемый напор в сети в точке ввода в здание по условию обеспечения работы элеватора должен быть не менее 10÷15 м вод. cт.

_{3) Уровень гидростатического напора устанавливается по допустимому давлению внутри отопительных приборов (не более 0,6 МПа). При прекращении движения воды в тепловой сети устанавливается статическое давление, создаваемое подпиточным насосом. Если верхняя геометрическая отметка присоединяемого здания превышает уровень статического напора в теплосети, то система теплоснабжения этого здания должна быть присоединена к подающей линии по независимой схеме.}

_{4) Пьезометрический напор в обратной линии должен быть не больше 60 м вод. ст. по условию допустимости присоединения абонентов по зависимой схеме и не меньше 5 м вод. ст. для того, чтобы исключить разрежение. В то же время напор в подающей линии должен быть на уровне, исключающем вскипание воды. Для соблюдения этого условия достаточно, чтобы пьезометр подающей линии проходил выше линии статического напора. Уклон пьезометров подающей и обратной линий, т.е. линейное удельное падение давления Rл, определяется на основании технико-экономических расчетов.}

_{5) Тепловая сеть удешевляется за счет уменьшения диаметров, но при этом растет расход энергии на перекачку воды вследствие возрастания потерь напора (давления).}

_{На рис. 4.5 приведены пьезометрический график двухтрубной тепловой сети и принципиальная схема установки. За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень I-I, имеющий горизонтальную отметку 0; П1÷П4 – график напоров подающей линии сети; О1÷О4 – график напоров обратной линии сети; НО1 – полный напор на обратном коллекторе источника; НН – напор, развиваемый сетевым насосом I; Нст – полный напор, развиваемый подпиточным насосом (полный статический напор в сети); НК – полный напор в точке К на нагнетательном патрубке сетевого насоса I; δНт – потеря напора в источнике теплоты III; НП1 – полный напор на подающем коллекторе источника; НП1 = НК – δНТ. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторе ТЭЦ Н1 = НП1 – НО1. Напор в любой точке сети, например 3, обозначается следующим образом: НП3 – полный напор в точке 3 подающей линии сети, НО3 – полный напор в точке 3 обратной линии сети.}

Если геодезическая высота оси трубопровода над плоскостью отсчета в этой точке сети равна Z₃, то пьезометрический напор в точке 3 подающей линии равен Н_П3 – Z₃ а пьезометрический напор в обратной линии Н_О3 – Z₃. Располагаемый напор в точке 3 равен разности пьезометрических напоров подающей и обратной линии тепловой сети или, что одно и то же, разности полных напоров Н₃ =Н_П3 – Н_О3. Потеря напора (располагаемый напор) в узле присоединения абонента D: δН₄ = Н_П4 – Н_О4, где Н_П4 и Н_О4 – полные напоры в подающей и обратной линиях тепловой сети в точке 4. Потеря напора в подающей линии тепловой сети на участке между коллектором источника теплоснабжения и абонентом δ . Потеря напора в обратной линии на этом же участке δ .

При работе сетевого насоса I напор Н_ст развиваемый подпиточным насосом II, дросселируются регулятором давления IV до Н_О1. При остановке сетевого насоса I в тепловой сети устанавливается статическое давление Н_ст, развиваемое подпиточным насосом II.

Для паровых сетей профиль паропровода можно не учитывать вследствие малой плотности пара. При любом ожидаемом режиме работы напоры в любой точке системы теплоснабжения не должны выходить за допустимые пределы.