Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

Гидравлический расчет – один из важ­нейших разделов проектирования и экс­плуатации тепловой сети.

При проектировании тепловых сетей гидравлический расчет решает следующие задачи:

1) определение диаметров трубопроводов;

2) определение падения давления (на­пора);

3) определение давлений (напоров) в различных точках сети;

4) увязка всех точек системы при стати­ческом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуе­мых напоров в сети и абонентских системах.

В некоторых случаях может быть по­ставлена также задача определения пропу­скной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления.

Для проведения гидравлического расче­та должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещение источни­ков теплоты и потребителей и расчетные расходы сетевой воды.

Трубопроводы водяных сетей рассчитываются на суммарный расчетный часовой расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Расчетные часовые расходы сетевой воды по видам потребления определяют по формулам:

на отопление

; (10.13)

 

на вентиляцию

; (10.14)

 

на горячее водоснабжение при открытых системах теплоснабжения:

среднечасовой

; (10.15)

максимально часовой

; (10.16)

где – теплоемкость теплоносителя (воды), кДж/кг·°С (Дж/кг·°С);

– температура подаваемого и обратного теплоносителя;

– температура горячей и холодной воды.

На горячее водоснабжение при закрытых системах теплоснабжения:

а) при параллельной схеме присоединения водонагревателей у потребителей:

среднечасовой

; (10.17)

максимально часовой

; (10.18)

б) при двухступенчатой последовательной и смешанной схемах присоединения водонагревателей потребителей:

среднечасовой

(10.19)

максимально часовой

(10.20)

Суммарные расчетные часовые расходы воды для определения диаметров трубопроводов вычисляют суммированием расходов воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, причем последний учитывают различно, в зависимости от принятой системы теплоснабжения, способа регулирования нагрузки и схемы включения водонагревателей горячего водоснабжения у потребителей.

Двухтрубные открытые системы. Суммарный расчетный расход воды определяется в зависимости от назначения сетей, способа регулирования нагрузки и наличия у потребителей баков-аккумуляторов:

В магистральных и распределительных сетях при центральном качественном регулировании по отопительному графику

(10.21)

по скорректированному графику (нагрузка горячего водоснабжения не учитывается)

(10.22)

в ответвлениях к отдельным зданиям и группам жилых зданий с общим количеством жителей до 6000 человек

(10.23)

Двухтрубные закрытые системы. Суммарные расчетные расходы воды определяются по формуле

. (10.24)

Расход определяется по вышеприведенным формулам для отдельных групп потребителей в зависимости от назначения сетей и схемы присоединения водонагревателей горячего водоснабжения у потребителей.

Потери давления в трубопроводе могут быть представлены как сумма двух слагаемых: потерь по длине и потерь в местных сопротивлениях:

(10.25)

где потери давления по длине (на трение); потери давления в местных сопротивлениях.

Потери давления на трение (линейные потери) определяют по формуле Дарси:

, (10.26)

где потери давления на трение (линейные), Па; коэффициент трения; , - длина и диаметр участка трубопровода, м; скорость потока, м/с; плотность теплоносителя, .

Коэффициент трения зависит от режима движения жидкости, характера шероховатости внутренней поверхности трубы и высоты выступов шероховатости .

Установившийся турбулентный режим характеризуется квадратичным законом сопротивления, когда сопротивление обусловлено наличием инерционных сил и зависит от вязкости жидкости. Коэффициент трения для этого режима рассчитывают по формуле Б.Л. Шифринсона:

, (10.27)

где абсолютная эквивалентная равномерно-зернистая шероховатость, которая создает гидравлическое сопротивление, равное действительному сопротивлению трубопровода; относительная шероховатость.

Как показывают расчеты, установившийся турбулентный режим наступает при следующих минимальных значениях скоростей теплоносителя: м/с (водяные тепловые сети).

Практически тепловые сети работают при больших значениях скоростей, что соответствует турбулентному режиму движения.