Гидравлическая характеристика системы

 

Гидравлическим режимом определяется взаимосвязь между расходом теплоносителя и давлением в различных точках системы в данный момент времени, т.е. каждый потребитель должен получать теплоту в расчетном количестве при соответствующем давлении. При эксплуатации гидравлический режим не бывает постоянным, т.к. имеют место различные переключения по сети у потребителей, а также переменный расход теплоносителя в некоторых системах. Расчетный гидравлический режим определяется при расчетной тепловой нагрузке абонентов и построен пьезометрический график. Расчеты других гидравлических режимов позволяют определить перераспределение расходов и давлений в сети, установить пределы допустимых изменений нагрузки и условия безаварийной работы.

       Гидравлические режимы разрабатываются для отопительного и летнего периодов времени. В открытых системах дополнительно рассчитываются гидравлические режимы при максимальном  водоразборе из подающего и обратного трубопроводов.

       В основу расчета гидравлического режима положена квадратичная зависимость падения давления от расхода:

                                                                ,                          (1)

где V - объемный расход, м³/с;

S - характеристика сопротивления сети, представляющая собой падение давления при единице расхода теплоносителя, (Па ∙ с²)/ м⁶.

Формулу можно записать также через изменение напора

,

тогда характеристика сопротивления S будет иметь размерность (м ∙ с²) / м⁶.

Учитывая известные нам зависимости

R_л = 0.812 ;  = 0.11 ;

можно получить следующие выражения для сопротивления сети

S =  =  =  / ^5.25;

                                                   S_н =  / g ^5.25,

       где А_R = 0.0894 k ;  м^0,25.

Характеристика сети не зависит от расхода, а определяется шероховатостью стенок, эквивалентной длиной местных сопротивлений и плотностью теплоносителя. Для данного состояния сети её характеристика может быть построена по одному известному режиму.

Если на основе режимных данных находить сопротивление при средней температуре теплоносителя, то в условиях работы водяных тепловых сетей можно не учитывать зависимость сопротивления от температуры воды, так как она незначительна.

Гидравлический режим системы определяется точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети. На рис. кривая 1 – характеристика насоса; кривая 2 – характеристика тепловой сети; точка пересечения А определяет гидравлический режим работы системы: напор НА, развиваемый насосом, и равный гидравлическим потерям в системе, и объемную подачу насоса V_А, равную расходу воды в системе.

В процессе эксплуатации характеристика сопротивления сети изменяется в связи с присоединением новых абонентов, отключением части нагрузки, при изменении шероховатости стенок трубопроводов. При отключении абонента расход воды сократится.

Обычно характеристика сопротивления разветвленной сети определяется для ряда последовательно и параллельно соединенных участков. Общие потери давления в сети , состоящей из последовательно соединенных участков c неизменным расходом V, складываются из потерь давления на каждом участке

   = ₁ + ₂ + ₃.

Выразив потери давления через расход и характеристики сопротивления по формуле (1) получим

S V= S₁ V + S₂ V + S₃ V,

где S – характеристика сети;  S₁, S₂, S₃ – характеристики сопротивления её составных участков.

Отсюда следует: суммарное сопротивление сети равно арифметической сумме сопротивлений последовательно включенных участков:

S=S₁+S₂+S₃.

При параллельном соединении общий расход в сети равен сумме расходов на ответвлениях

                                                          V = V₁ + V₂ + V₃.                        (2)

             Расход воды согласно выражению (1) может быть представлен в виде

V = ; V₁ = ; V₂ = ; V₃ = .

В виду равенства потерь давления в параллельно соединенных участках сети (  = ₁ = ₂ = ₃) выражение (2) примет вид

 =  +  +  .

Величина  представляет собой гидравлический показатель, называемый проводимостью, равный расходу воды при перепаде давления в 1 Па;

a =  .

Тогда суммарная проводимость параллельных участков равна их сумме:

= a₁ + a₂ + a_{3 ,}

       где а – проводимость сети; а₁, а₂, а₃ – проводимости отдельных её участков, м³/(с∙Па^0,5).

       На основе этих выражений определяется характеристика сопротивления разветвленной сети, и производится расчет гидравлического режима системы.