- •18. Присоединение систем гвс в Открытхе тепловых сетях
- •19. Схемы связанного и несвязанного регулирования тепловой нагрузки на абонентских вводах открытых с.О.
- •20. Ззадачи и порядок гидравлического расчета
- •21. Основные уравнения используемые при гидравлическом расчете
- •22. Пьезометрический график
- •23. Выбор схемы присоединения тепловых пунктов по пьзометрическому графику.
- •24. Регулирование давления в тепловых сетях
- •25. Регулирование подпитки тепловой сети по давлениюв нейтральной точке.
- •26. Центральное регулирование систем теплоснабжения
- •27. Расчетная зависимость и температурный график центрального качественного регулирования с.О.
- •Температурный график отопительной нагрузкипри центральном качественном регулировании.
21. Основные уравнения используемые при гидравлическом расчете
В гидравлическом расчете используется понятие полного напора:
,
где Z – геометрическая
высота;
- высота, соответствующая скоростному
напору;
- пьезометрическая высота (напор).
Скоростной напор потока в гидравлическом расчете обычно не учитывают, т.к. он мал и незначительно изменяется по длине. Обычно принимают полный напор равным сумме геометрической высоты положения оси трубопровода над плоскостью отсчета Z и пьезометрического напора Hn. Под пьезометрическим напором понимается давление в трубопроводе, выраженное в линейных единицах столба той жидкости, которая передается по трубопроводу. Он равен разности между полным напором и геометрической высотой оси трубопровода над плоскостью отсчета.
Располагаемый напор определяет падение давления в сети или разность напоров.
,где
∆Р – падение
давления или разность давлений в сети,
Па.
Падение давления в трубопроводе может
быть представлено как сумма двух
слагаемых: линейного падения давления
и потерь давления в местных сопротивлениях:
, где Rл
– удельное линейное падение давления,
т.е. падение давления на единицу длины
трубопровода за счет сил трения, Па/м.
Исходной зависимостью для определения
Rл является
уравнение Вейсбаха-Д’Арси:
,
где λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина); d – внутренний диаметр трубопровода, м.
Коэффициент гидравлического трения λ зависит от шероховатости стенки трубы и формы движения жидкости (режима течения).
Абсолютная шероховатость определяется величиной выступов отложений коррозии и накипи труб, и она изменяется от 0,2 до 2÷3 мм. Относительная шероховатость есть отношение абсолютной шероховатости к радиусу трубы.
Эквивалентная относительная шероховатость – это искусственная относительная равномерная шероховатость, коэффициент гидравлического трения которой такой же как и в реальном трубопроводе.
Коэффициент гидравлического трения с
учетом эквивалентной шероховатости
стальных труб хорошо описывается
универсальным уравнением А.Д. Альтшуля:
,
где kэ –
эквивалентная шероховатость.
При kэ=0
уравнение Альтшуля переходит в уравнение
Блазиуса:
.
При Re→∞ формула Альтшуля
переходит в формулу Шифринсона:
.
С увеличением числа Рейнольдса значение
второго слагаемого в формуле Альтшуля
резко снижается, поэтому при больших
числах Re расхождение по
этим формулам получается незначительным.
Принимая допустимое расхождение в
коэффициенте гидравлического трения
по формулам Альтшуля и Шифринсона равным
3%, получим предельное число Рейнольдса
Reпр:
.
Если
,
то λ определяется по формуле
Шифринсона, в этом случае имеет место
квадратичная зависимость падения
давления в трубопроводе от расхода.
Если
,
то λ определяется по формуле
Альтшуля..
Из Reпр можно
определить предельную скорость, при
которой наступает область квадратичного
закона:
.
При температуре теплоносителя 70ºС предельная скорость равна wnp=0,46 м/с.
Формулы для расчета линейного падения давления в квадратичной области, диаметра и расхода теплоносителя можно привести к более удобному виду, используемому при расчетах на ПК.
Удельное падение давления при
транспортировке жидкости, в частности
воды, для которой ρ
= const , Па/м
= А
G2 / d5.25
;
если kэ =0,0005 м, то А = 13,62 ∙ 10-6 м3,25 кг.
Диаметр трубопровода, м d
= А
G0.38 / R
,
где А = 117 ∙ 10-3 м0,62 / кг0,19 при kэ =0,0005 м.
Пропускная способность трубопровода,
кг/с G = A
R
d2.625 ,
где A = 269 кг0,5 /м1,625 при kэ =0,0005 м.
Местное падение давления. При
наличии на участке трубопровода ряда
местных сопротивлений суммарное падение
давления во всех местных сопротивлениях
определяется по формуле, Па
где
- сумма коэффициентов местных сопротивлений,
находящихся на расчетном участке.
Но ∆Рм принято определять
не через коэффициенты местных
сопротивлений, а через эквивалентную
длину местных сопротивлений, которая
представляет собой трубопровод диаметра
d такой длины, на
которой линейное падение давления равно
потере давления в местных сопротивлениях.
Тогда местное падение давления может
быть найдено из равенства
откуда эквивалентная длина местных
сопротивлений, м
.
Отношение падения давления в местных сопротивлениях трубопровода к линейному падению в этом трубопроводе представляет собой долю местных потерь. Доля местных потерь α равна отношению эквивалентной длины местных сопротивлений к длине трубопровода
.
Суммарное падение давления можно
записать
, или
Для предварительных расчетов долю
местных потерь α принимают приближенно
по формуле Шифринсона:
,
где G – расход теплоносителя, кг/с; Z – опытный коэффициент; для воды Z = 0,02 – 0,05.
Коэффициенты местных сопротивлений
арматуры, задвижек и клапанов можно
определить по формуле:
,
где п – степень сжатия сечения, т.е. отношение сжатого сечения потока к площади поперечного сечения трубопровода.
При открытой задвижке п=1; ξ=0.
При 50% открытии п=0,5; ξ=4,4.
При 10% открытии п=0,1; ξ=235.
При полном закрытии п=0; ξ=∞.
Сопротивления муфтовых, фланцевых и сварных соединений трубопроводов незначительны и учитываются в рекомендуемых значениях абсолютной шероховатости. Для новых труб kэ=0,5 мм.
