Hidravlični izračun toplotnih omrežij: koncept, definicija, metoda izračuna s primeri, nalogami in zasnovo

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Pri hidravličnem izračunu toplotnih omrežij se nastavi skupni pretok glavne tople vode za ogrevanje, klimatizacijo, prezračevanje in toplo vodo. Na podlagi takega izračuna se določijo potrebni parametri črpalne opreme, toplotnih izmenjevalnikov in premerov cevi glavnega omrežja.

Malo o teoriji in težavah

Glavna naloga hidravličnega izračuna toplotnih omrežij je izbira geometrijskih parametrov cevi in standardnih velikosti krmilnih elementov, da se zagotovi:

• kvalitativno-kvantitativna porazdelitev hladilne tekočine na posamezne grelne naprave;
• termično-hidravlična zanesljivost in ekonomska izvedljivost zaprtega toplotnega sistema;
• optimizacija investicijskih in obratovalnih stroškov organizacije za oskrbo s toploto.

Hidravlični izračun toplotnih omrežij ustvarja predpogoje, da naprave za ogrevanje in toplo vodo dosegajo zahtevano moč pri dani temperaturni razliki. Na primer, pri T-grafu 150-70 ^oS bo enak 80 ^{oS. To se doseže z ustvarjanjem zahtevanega tlaka vode ali tlaka hladilne tekočine na vsaki grelni točki.}

Takšen predpogoj za delovanje toplotnega sistema se izvaja s kompetentno nastavitvijo omrežne opreme v skladu s projektnimi pogoji, vgradnjo opreme na podlagi rezultatov hidravličnega izračuna toplotnih omrežij.

Fape omrežne hidravlike:

1. Izračun pred zagonom.
2. Operativni predpis.

Začetna omrežna hidravlika v teku:

• prek izračunov;
• metoda merjenja.

V Ruski federaciji prevladuje metoda izračuna, ki določa vse parametre elementov sistema za oskrbo s toploto na enem območju naselja (hiša, četrt, mesto). Brez tega bo omrežje deregulirano, hladilna tekočina pa ne bo dovajana v zgornja nadstropja večnadstropnih stavb. Zato se začetek gradnje katerega koli objekta za oskrbo s toploto, tudi najmanjšega, začne s hidravličnim izračunom toplotnih omrežij.

Izdelava diagrama toplotnih omrežij

Pred hidravličnimi izračuni se izvede predhodna shema glavnega voda z navedbo dolžine L v metrih in D inženirskih vodov v mm ter predvidene količine omrežne vode za projektne odseke sheme. Izgube glave v sistemih za oskrbo s toploto so razdeljene na linearne, ki nastanejo v povezavi zdrgnjenje medija ob stene cevi in izgube na odsekih, ki nastanejo zaradi lokalnega strukturnega upora zaradi prisotnosti T-jev, upogibov, kompenzatorjev, upogibov in drugih naprav.

Primer izračuna hidravličnega izračuna toplotnih omrežij:

1. Najprej se izvede povečan izračun, da se določi največja zmogljivost omrežja, ki lahko prebivalcem v celoti zagotovi storitve ogrevanja.
2. Po zaključku se določijo kvalitativni in kvantitativni kazalniki glavnega in znotraj četrtletnega omrežja, vključno s končnim tlakom in temperaturo nosilca na vstopnih vozliščih porabnikov toplote, ob upoštevanju toplotnih izgub.
3. Izvedite testni hidravlični izračun ogrevalnega sistema in oskrbe s toplo vodo.
4. Ugotovijo dejanske stroške v odsekih sheme in na vhodih v stanovanjske objekte, količino toplote, ki jo prejmejo naročniki pri izračunu temperature hladilne tekočine v dovodnem vodovodu ogrevalnih sistemov in razpoložljivi tlak v odvodnem kolektorju, utemeljitev hidrotermalnih režimov, predvidena temperatura v stanovanjskih prostorih.
5. Določite želeno izhodno temperaturo dovoda toplote.
6. Nastavite največjo velikost T ogrevane vode na izhodu iz kotlovnice ali drugega vira toplote, ki jo dobimo na podlagi hidravličnega izračuna toplotnega omrežja. Zagotavljati mora higienske standarde v zaprtih prostorih.

Uporaba normativne metode

Hidravlika omrežij se izvaja na podlagi tabel maksimalnih urnih toplotnih obremenitev in sheme oskrbe s toploto za mesto ali okrožje z navedbo virov, lokacije glavne,znotraj četrtletnih in znotraj hišnih inženirskih sistemov, z določitvijo meja bilančnega lastništva lastnikov omrežij. Hidravlični izračun cevovodov ogrevalnih omrežij vsakega odseka do zgornje sheme se izvede posebej.

Ta metoda izračuna se ne uporablja samo za ogrevalna omrežja, temveč tudi za vse cevovode, ki prenašajo tekoče medije, vključno s plinskim kondenzatom in drugimi kemičnimi tekočimi mediji. Pri cevovodnih sistemih za oskrbo s toploto je treba izvesti spremembe, da se upoštevajo kinematična viskoznost in nosilna gostota. To je posledica dejstva, da te lastnosti vplivajo na specifično izgubo glave v ceveh, hitrost pretoka pa je povezana z gostoto tranzitnega medija.

Parametri hidravličnega izračuna vodnega ogrevalnega omrežja

Poraba toplote Q in količina hladilne tekočine G za parcele sta navedena v tabeli maksimalnih kazalnikov urne porabe toplote za zimsko in poletno sezono ločeno in ustrezata vsoti porabe toplote za četrtletja, vključena v shema.

Primer hidravličnega izračuna toplotnega omrežja je predstavljen spodaj.

Ker so izračuni odvisni od številnih kazalnikov, se izvajajo s pomočjo številnih tabel, diagramov, grafov, nomogramov, končno vrednost porabe toplote Q za sisteme ogrevanja hiše dobimo z interpolacijo.

Količina tekočine, ki kroži v ogrevalnem omrežju m3/uro, se pri izračunu hidravličnega načina ogrevalnega omrežja določi po formuli:

G=(D2 /4) x V, Kje:

• G - poraba operaterja, m3/uro;
• D – premer cevovoda, mm;
• V - hitrost pretoka, m/s.

Linearni padci tlaka pri hidravličnem izračunu toplotnih omrežij so vzeti iz posebnih tabel. Pri vgradnji ogrevalnih sistemov se vanje vgradi na desetine in stotine pomožnih elementov: ventili, armature, zračniki, ovinki in drugi, ki ustvarjajo odpornost na tranzitni medij.

Vzroki za padec tlaka v cevovodih so lahko tudi notranje stanje cevnih materialov in prisotnost soli na njih. Vrednosti koeficientov, uporabljenih v tehničnih izračunih, so podane v tabelah.

Standardna metodologija in koraki postopka

Po metodi hidravličnega izračuna toplotnih omrežij se izvaja v dveh fazah:

1. Izgradnja sheme toplovodnega omrežja, na kateri so odseki oštevilčeni, najprej na območju osrednje avtoceste - daljši in obsežnejši omrežni vod od priključnega mesta do bolj poraba na daljavo.
2. Izračun izgube glave vsakega odseka cevi, shema. Izvaja se z uporabo tabel in nomogramov, ki jih navajajo zahteve državnih norm in standardov.

Najprej se izračuni za glavno avtocesto izvedejo v skladu s stroški, določenimi v skladu s shemo. Hkrati se uporabljajo referenčni podatki o specifičnih izgubah tlaka v omrežjih.

Nadalje, ko so izračunali premere cevi, izračunajo:

1. Število kompenzatorjev po shemi.
2. Upornosti na dejansko nameščenih elementihogrevalna omrežja.

Izguba glave se izračuna s formulami in nomogrami. Nato se s temi podatki po vsem omrežju izračuna hidromehanski režim posameznih odsekov od mesta razdelitve toka do končnega uporabnika.

Izračuni so povezani z izbiro premerov cevi. Razlika ni večja od 10%. Presežni tlak v ogrevalnem sistemu se ugasne na vozliščih dvigala, šobah za plin ali samoregulatorjih v hišnih izvršilnih točkah.

Pri razpoložljivem tlaku glavnega ogrevalnega sistema in vej najprej nastavite približen specifični upor Rm, Pa/m.

Pri izračunih se uporabljajo tabele, nomogrami za hidravlični izračun cevovodov toplotnih omrežij in druga referenčna literatura, ki je obvezna za vse stopnje, je enostavno najti na internetu in posebni literaturi.

prevoz s toplo vodo

Algoritem računske sheme je določen z regulativno in tehnično dokumentacijo, državnimi in sanitarnimi standardi in se izvaja strogo v skladu z uveljavljenim postopkom.

V članku je prikazan primer izračuna hidravličnega izračuna ogrevalnega sistema. Postopek se izvaja v naslednjem zaporedju:

1. Na potrjeni shemi oskrbe s toploto mesta in okrožja so vozlišča obračuna, vir toplote, trasiranje inženirskih sistemov označeni z navedbo vseh vej, povezanih potrošniških objektov.
2. Pojasnite meje bilančnega lastništva potrošniških omrežij.
3. Dodelite številke ploskvi po shemi, začenši s številčenjemod vira do končnega uporabnika.

Sistem oštevilčevanja mora jasno ločiti vrste omrežij: glavna znotraj četrtletja, medhišna od termalne vrtine do meja bilance stanja, medtem ko je lokacija določena kot segment omrežja, ki ga obdajajo dve veji.

Diagram prikazuje vse parametre hidravličnega izračuna glavnega toplotnega omrežja iz centralne toplotne postaje:

• Q - GJ/uro;
• G m3/uro;
• D - mm;
• V - m/s;
• L - dolžina odseka, m.

Izračun premera je nastavljen s formulo.

Omrežja za parno ogrevanje

To ogrevalno omrežje je zasnovano za sistem oskrbe s toploto z uporabo toplotnega nosilca v obliki pare.

Razlike te sheme od prejšnje so posledica temperaturnih indikatorjev in tlaka medija. Strukturno so ta omrežja krajša, v velikih mestih običajno vključujejo le glavna, to je od vira do centralnega ogrevanja. Ne uporabljajo se kot omrežja znotraj okrožja in znotraj hiš, razen za majhne industrijske lokacije.

Digram vezja se izvede v enakem vrstnem redu kot pri vodnem hladilnem sredstvu. Na razdelkih so navedeni vsi parametri omrežja za posamezno podružnico, podatki so vzeti iz zbirne tabele mejne urne porabe toplote, s postopnim seštevanjem kazalnikov porabe od končnega odjemalca do vira.

Geometrijske dimenzijecevovodi so nameščeni na podlagi rezultatov hidravličnega izračuna, ki se izvaja v skladu z državnimi normami in pravili, zlasti SNiP. Določilna vrednost je izguba tlaka medija plinskega kondenzata od vira oskrbe s toploto do porabnika. Z večjo izgubo tlaka in manjšo razdaljo med njimi bo hitrost gibanja velika, premer cevovoda za paro pa bo moral biti manjši. Izbira premera se izvede v skladu s posebnimi tabelami, ki temeljijo na parametrih hladilne tekočine. Po tem se podatki vnesejo v vrtilne tabele.

Toplotni nosilec za kondenzacijsko omrežje

Izračun za takšno toplotno omrežje se bistveno razlikuje od prejšnjih, saj je kondenzat hkrati v dveh stanjih - v pari in v vodi. To razmerje se spreminja, ko se premika proti porabniku, to pomeni, da para postaja vse bolj vlažna in se sčasoma popolnoma spremeni v tekočino. Zato imajo izračuni za cevi vsakega od teh medijev razlike in jih že upoštevajo drugi standardi, zlasti SNiP 2.04.02-84.

Postopek za izračun cevovodov kondenzata:

1. Tabele določajo interno enakovredno hrapavost cevi.
2. Indikatorji izgube tlaka v ceveh v odseku omrežja, od izhoda hladilne tekočine od črpalk za oskrbo s toploto do porabnika, so sprejeti v skladu s SNiP 2.04.02-84.
3. Izračun teh omrežij ne upošteva porabe toplote Q, ampak samo porabo pare.

Konstrukcijske značilnosti te vrste omrežja pomembno vplivajo na kakovost meritev, saj so cevovodi za tovrste hladilne tekočine so izdelane iz črnega jekla, omrežni odseki po omrežnih črpalkah zaradi puščanja zraka hitro korodirajo zaradi presežka kisika, po katerem nastane nizkokakovosten kondenzat z železovimi oksidi, kar povzroča korozijo kovine. Zato je v tem odseku priporočljivo namestiti cevovode iz nerjavnega jekla. Čeprav bo končna izbira narejena po zaključku študije izvedljivosti ogrevalnega omrežja.

Programi za oblikovanje

Izgube energije zaradi ventilov, armatur in upogibov so posledica lokaliziranih motenj pretoka. Izguba energije nastane na končnem in ne nujno kratkem odseku cevovoda, vendar se za hidravlične izračune predvideva, da se celoten volumen te izgube upošteva na lokaciji naprave. Za cevne sisteme z relativno dolgimi cevmi se pogosto zgodi, da bodo nastale izgube zanemarljive glede na skupno izgubo tlaka v cevi.

Izguba cevi se izmeri z uporabo dejanskih eksperimentalnih podatkov in nato analizira, da se določi lokalni faktor izgube, ki se lahko uporabi za izračun izgube pri vgradnji, saj se spreminja glede na pretok tekočine skozi to napravo.

Programska oprema za pretok cevi olajša določanje izgub pri vgradnji in drugih izgub pri izračunih diferenčnega tlaka, ker so prednaložene z bazo podatkov ventilov, ki vsebuje veliko standardnih faktorjev za ventile inpribor različnih velikosti. Črpalka se pogosto uporablja znotraj cevnega sistema za dodajanje dodatnega tlaka za premagovanje izgub zaradi trenja in drugih uporov.

Zmogljivost črpalke določa krivulja. Glava, ki jo proizvaja črpalka, se spreminja glede na pretok, iskanje delovne točke na krivulji zmogljivosti črpalke ni vedno lahka naloga.

Če uporabljate program za hidravlični izračun Pipe Flow Expert, je zelo enostavno najti natančno delovno točko na krivulji črpalke, kar zagotavlja, da so pretoki in tlaki uravnoteženi v celotnem sistemu, da se sprejmejo natančni načrti. cevovodi.

Spletni izračun je narejen za izbiro optimalnega premera, ki zagotavlja najboljše obratovalne parametre, nizke izgube glave in visoke hitrosti premikanja medijev, kar bo zagotovilo dobre tehnične in ekonomske kazalnike ogrevalnih omrežij kot celote.

Zmanjša napor in zagotavlja večjo natančnost. Vključuje vse potrebne referenčne tabele in nomograme. Tako se izgube na meter cevi vzamejo v višini 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm vodnega stolpca), kar je odvisno od materiala cevi. Hitrost vode v sistemu je odvisna od premera vgrajenih cevi in je izbrana v določenem območju. Največja hitrost vode za ogrevalna omrežja je 1,5 m/s. Izračun predlaga mejne vrednosti hitrosti vode v cevovodih z notranjim premerom:

1. 15,0 mm-0,3 m/s;
2. 20,0 mm-0,65m/s;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/s;
4. 32,0 mm-1,0 m/s.
5. Za druge premere ne več kot 1,5 m/s.
6. Za cevovode sistemov za gašenje požara je dovoljena srednja hitrost do 5,0 m/s.

Instrumentalni geoinformacijski sistem

GIS Zulu - geoinformacijski program za hidravlični izračun toplotnih omrežij. Podjetje je specializirano za proučevanje GIS aplikacij, ki zahtevajo vizualizacijo 3D geopodatkov v vektorskih in rastrskih različicah, topološko študijo in njihovo povezavo s semantičnimi bazami podatkov. Zulu vam omogoča ustvarjanje različnih načrtov in delovnih tokov, vključno s toplotnimi in parnimi omrežji z uporabo topologije, lahko delate z rastri in pridobivate podatke iz različnih baz podatkov, kot sta BDE ali ADO.

Izračuni se izvajajo v tesni integraciji z geoinformacijskim sistemom, izvajajo se v različici razširjenega modula. Omrežje je elementarno in nazorno vneseno v GIS z miško ali po danih koordinatah. Po tem se takoj ustvari shema izračuna. Po tem so nastavljeni parametri vezij in potrjen je začetek postopka. Izračuni se uporabljajo za slepe in obročne ogrevalne sisteme, vključno z omrežnimi črpalnimi enotami in dušilnimi napravami, ki se napajajo iz enega ali več virov. Izračun ogrevanja se lahko izvede ob upoštevanju puščanja iz distribucijskega omrežja in toplotnih izgub v ogrevalnih ceveh.

Če želite namestiti poseben program na osebni računalnik, prenesite na internet prek torrenta "Hidravlični izračun toplotnih omrežij 3.5.2".

Struktura korakov definicije:

1. Opredelitev komutacije.
2. Preverjanje hidromehanskega izračuna ogrevalnega omrežja.
3. Zagon toplotno-hidravličnega izračuna glavnih in intra-četrtinskih cevi.
4. Izbor oblikovanja opreme ogrevalnega omrežja.
5. Izračun piezometričnega grafa.

Orodje za razvijalce Microsoft Excel

Microsoft Excel za hidravlični izračun v toplotnih omrežjih je uporabnikom najbolj dostopno orodje. Njegov izčrpen urejevalnik preglednic lahko reši številne računalniške težave. Pri izvajanju izračunov toplotnih sistemov pa je treba upoštevati posebne zahteve. Te je mogoče našteti:

• iskanje prejšnjega odseka v smeri medija;
• izračun premera cevi v skladu s tem pogojnim indikatorjem in obratni izračun;
• nastavitev korekcijskega faktorja za velikost specifične izgube glave glede na podatke in enakovredno hrapavost materiala cevi;
• izračun gostote medija iz njegove temperature.

Seveda uporaba programa Microsoft Excel za hidravlični izračun v toplotnih omrežjih ne omogoča absolutne poenostavitve poteka izračunov, kar sprva povzroči relativno visoke stroške dela.

Programska oprema za hidromehanski izračun omrežij ali paket GRTS - računalniška aplikacija, ki izvaja hidromehanske izračune večcevnih omrežij, vključno s konfiguracijo slepe ulice. Platforma GRTS vsebuje jezikovno funkcionalnost formul, kar omogočadoločiti potrebne značilnosti izračuna in izbrati formule za natančnost njihovega določanja. Zaradi uporabe te funkcionalnosti ima kalkulator možnost, da samostojno poišče tehnologijo izračuna in nastavi zahtevano kompleksnost.

Obstajata dve različici aplikacije GRTS: 1.0 in 1.1. Na koncu bo uporabnik prejel naslednje rezultate:

• izračun, ki natančno opisuje metodologijo izračuna;
• poročilo v obliki tabele;
• prenos računalniških baz podatkov v Microsoft Excel;
• piezometrični graf;
• graf temperature nosilca toplote.

Aplikacija GRTS 1.1 velja za najsodobnejšo spremembo in podpira najnovejše standarde:

1. Izračun premerov cevi na podlagi danih tlakov na končnih točkah toplotnega diagrama.
2. Platforma za pomoč je nadgrajena. Ekipa "?" odpre področje pomoči aplikacije na zaslonu monitorja.

hidravlični izračun toplotnih omrežij

Primer izračuna je prikazan spodaj.

Minimalni osnovni parametri, potrebni za načrtovanje cevovodnega sistema, vključujejo:

1. Lastnosti in fizikalne lastnosti tekočine.
2. Zahtevani masni pretok (ali prostornina) tranzitnega medija, ki se prevaža.
3. Tlak, temperatura na začetni točki.
4. Tlak, temperatura in nadmorska višina na končni točki.
5. Razdalja med dvema točkama in enakovredna dolžina (izguba tlaka) nameščenih ventilov in fitingov.

Ti osnovni parametri so potrebni za načrtovanje cevnega sistema. Ob predpostavki enakomernega pretoka obstaja več enačb, ki temeljijo na splošni energijski enačbi, ki jih je mogoče uporabiti za načrtovanje cevovodnega sistema.

Spremenljivke, povezane s pretokom tekočine, pare ali dvofaznega kondenzata, vplivajo na rezultat izračuna. To vodi do izpeljave in razvoja enačb, ki veljajo za določeno tekočino. Čeprav lahko cevni sistemi in njihova zasnova postanejo zapleteni, je veliko večino projektnih težav, s katerimi se sooča inženir, mogoče rešiti s standardnimi Bernoullijevimi enačbami toka.

Osnovna enačba, razvita za predstavitev stacionarnega toka tekočine, je Bernoullijeva enačba, ki predpostavlja, da je skupna mehanska energija ohranjena za stabilen, nestisljiv, nevisciden izotermni tok brez prenosa toplote. Ti omejevalni pogoji so lahko res reprezentativni za številne fizične sisteme.

Izgube glave, povezane z ventili in fitingi, se lahko izračunajo tudi z upoštevanjem enakovrednih "dolžin" odsekov cevi za vsak ventil in fiting. Z drugimi besedami, izračunana izguba glave, ki jo povzroči tekočina, ki prehaja skozi ventil, je izražena kot dodatna dolžina cevi, ki se pri izračunu padca tlaka doda dejanski dolžini cevi.

Vse enakovredne dolžine zaradi ventilov in fitingov v segmentucevi se seštejejo, da se izračuna padec tlaka za izračunani segment cevi.

Če povzamemo, lahko rečemo, da je cilj hidravličnega izračuna toplotnega omrežja na končni točki pravična porazdelitev toplotnih obremenitev med naročniki toplotnih sistemov. Tukaj velja preprosto načelo: vsak radiator - po potrebi, torej večji radiator, ki je zasnovan tako, da zagotavlja večjo prostornino ogrevanja prostora, naj prejme večji pretok hladilne tekočine. Pravilno izveden izračun omrežja lahko zagotovi to načelo.