Hőhálózatok hidraulikus számítása: koncepció, meghatározás, számítási módszer példákkal, feladatokkal és tervezéssel

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A hőhálózatok hidraulikus számításánál be van állítva a fűtési, légkondicionálási, szellőztetési és melegvíz fő melegvíz teljes áramlási sebessége. Egy ilyen számítás alapján meghatározzák a szivattyúberendezések, hőcserélők és a főhálózat csőátmérőinek szükséges paramétereit.

Egy kicsit az elméletről és a problémákról

A hőhálózatok hidraulikus számításának fő feladata a cső geometriai paramétereinek és a vezérlőelemek szabványos méreteinek kiválasztása annak érdekében, hogy:

• a hűtőfolyadék minőségi-mennyiségi elosztása az egyes fűtőberendezésekhez;
• zárt hőrendszer termikus-hidraulikus megbízhatósága és gazdaságossága;
• a hőszolgáltató szervezet beruházási és működési költségeinek optimalizálása.

A hőhálózatok hidraulikus számítása megteremti annak előfeltételeit, hogy a fűtő- és melegvíz-berendezések adott hőmérséklet-különbség mellett elérjék a szükséges teljesítményt. Például egy 150-70 ^oS T-diagram esetén egyenlő lesz 80 ^{oS. Ezt úgy érik el, hogy minden egyes fűtési ponton létrehozzák a szükséges víznyomást vagy hűtőfolyadék nyomást.}

A hőrendszer működésének ilyen előfeltétele a hálózati berendezések tervezési feltételeknek megfelelő szakszerű beállításával, a hőhálózatok hidraulikai számításának eredményei alapján történő felszereléssel valósul meg.

A hálózati hidraulika szakaszai:

1. Indítás előtti számítás.
2. Működési szabályozás.

A kezdeti hálózati hidraulika folyamatban:

• számításokon keresztül;
• mérési módszer.

Az Orosz Föderációban a számítási módszer az uralkodó, egyetlen települési területen (ház, negyed, város) határozza meg a hőellátó rendszer elemeinek összes paraméterét. E nélkül a hálózat leszabályozásra kerül, és a többszintes épületek felső szintjeibe sem juttatják el a hűtőfolyadékot. Éppen ezért minden hőszolgáltató létesítmény építésének kezdete, még a legkisebb is, a hőhálózatok hidraulikus számításával kezdődik.

Hőhálózati diagram készítése

A hidraulikus számítások előtt elkészítik a fővezeték előzetes sémáját, feltüntetve a műszaki vezetékek L hosszát méterben és D hosszát mm-ben, valamint a hálózati víz becsült mennyiségét a séma tervezési szakaszaihoz. A hőellátó rendszerek fejveszteségei lineárisra oszlanak, amelyek kapcsolatban merülnek fela közeg dörzsölődése a csőfalakhoz, valamint a helyi szerkezeti ellenállás okozta veszteségek a szakaszokban a pólók, ívek, kiegyenlítők, ívek és egyéb eszközök jelenléte miatt.

Példa a hőhálózatok hidraulikus számítására:

1. Először egy kibővített számítást végzünk annak érdekében, hogy meghatározzuk azt a maximális hálózati teljesítményt, amely teljes mértékben képes biztosítani a lakosság fűtési szolgáltatásait.
2. A befejezést követően megállapítják a fő- és negyedéven belüli hálózatok minőségi és mennyiségi mutatóit, beleértve a hordozó végső nyomását és hőmérsékletét a hőfogyasztók bemeneti csomópontjainál, figyelembe véve a hőveszteséget.
3. Végezze el a fűtési rendszer és a melegvízellátás próbahidraulikus számítását.
4. Megállapítják a tényleges költségeket a rendszer szakaszaiban és a lakossági létesítmények bemeneteinél, az előfizetők által kapott hőmennyiséget a fűtési rendszerek tápvízvezetékében lévő hűtőközeg hőmérsékletének és a rendelkezésre álló nyomásnak a kiszámításakor a kimeneti elosztóban a hidrotermikus rezsimek indoklása, a lakóhelyiségekben előre jelzett hőmérséklet.
5. Határozza meg a kívánt kimenő fűtési hőmérsékletet.
6. Állítsa be a melegített víz maximális T méretét a kazánház vagy más hőforrás kimeneténél, a hőhálózat hidraulikus számítása alapján. Biztosítania kell a beltéri higiéniai előírásokat.

Normatív módszer alkalmazása

A hálózatok hidraulikája a maximális óránkénti hőterhelések táblázatai és a város vagy kerület hőellátási sémája alapján történik, feltüntetve a forrásokat, a fővezeték elhelyezkedését,negyedéven belüli és házon belüli mérnöki rendszerek, a hálózatok tulajdonosainak mérleg szerinti tulajdoni határainak megjelölésével. Az egyes szakaszok fűtési hálózatainak csővezetékeinek hidraulikus számítását a fenti sémaig külön kell elvégezni.

Ezt a számítási módszert nem csak a fűtési hálózatoknál alkalmazzák, hanem minden folyékony közeget szállító csővezetéknél is, beleértve a gázkondenzátumot és egyéb kémiai folyékony közegeket. A csővezetékes hőellátó rendszereknél a változtatásokat a kinematikai viszkozitás és a hordozósűrűség figyelembevételével kell végrehajtani. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ezek a jellemzők befolyásolják a csövek fajlagos emelési veszteségét, és az áramlási sebesség a tranzitközeg sűrűségétől függ.

A vízmelegítő hálózat hidraulikus számításának paraméterei

A parcellák Q hőfogyasztása és a G hűtőfolyadék mennyisége a téli és a nyári szezon óránkénti hőfogyasztásának maximális mutatóinak táblázatában van feltüntetve külön-külön, és megfelel a negyedévek hőfogyasztásának összegének. séma.

Az alábbiakban bemutatunk egy példát a hőhálózat hidraulikus számítására.

Mivel a számítások számos mutatótól függenek, ezért számos táblázat, diagram, grafikon, nomogram segítségével történik, a házon belüli fűtési rendszerek hőfogyasztásának Q végső értékét interpolációval kapjuk meg.

A fűtési hálózatban keringő folyadék mennyiségét m3/óra a fűtési hálózat hidraulikus üzemmódjának számításakor a következő képlet határozza meg:

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

• G - hordozó fogyasztás, m3/óra;
• D – csővezeték átmérője, mm;
• V - áramlási sebesség, m/s.

A hőhálózatok hidraulikus számításánál a lineáris nyomásesések speciális táblázatokból származnak. A fűtési rendszerek telepítése során több tíz és több száz segédelem kerül beépítésre: szelepek, szerelvények, szellőzőnyílások, ívek és egyebek, amelyek ellenállást keltenek a szállítóközeggel szemben.

A csővezetékek nyomásesésének okai között szerepelhet a csőanyagok belső állapota és a rajtuk lévő sólerakódások is. A műszaki számításokhoz használt együttható értékeket a táblázatok tartalmazzák.

Szabványos módszertan és folyamatlépések

A hőhálózatok hidraulikus számítási módszere szerint ez két szakaszban történik:

1. Hűtőhálózati séma építése, melyen a szakaszok számozottak, először a központi autópálya területén - hosszabb és terhelés szempontjából terjedelmesebb hálózati vezeték a csatlakozási ponttól a tovább távoli fogyasztási lehetőség.
2. Az egyes csőszakaszok emelésveszteségének kiszámítása, séma. Táblázatok és nomogramok segítségével hajtják végre, amelyeket az állami normák és szabványok követelményei jeleznek.

Először is a főútvonalra vonatkozó számításokat a séma szerint meghatározott költségek szerint végzik el. Ezzel egyidejűleg a hálózatok fajlagos nyomásveszteségeinek referenciaadatait használják fel.

Továbbá, miután kiszámították a csövek átmérőjét, kiszámítják:

1. Kompenzátorok száma a séma szerint.
2. A ténylegesen telepített elemek ellenállásafűtési hálózatok.

A fejveszteséget képletek és nomogramok számítják ki. Ezután ezeknek az adatoknak a teljes hálózaton való birtokában kiszámítják az egyes szakaszok hidromechanikai rezsimjét az áramlás felosztásától a végfelhasználóig.

A számítások a leágazó csőátmérők kiválasztásához kapcsolódnak. Az eltérés nem haladja meg a 10%-ot. A fűtési rendszer túlnyomása kialszik a lift csomópontjainál, a fojtószelep-fúvókáknál vagy az önszabályozóknál a ház végrehajtó pontjaiban.

A fő fűtési rendszer és az ágak rendelkezésre álló nyomásával először állítsa be a hozzávetőleges fajlagos ellenállást Rm, Pa/m.

A számítások táblázatokat, nomogramokat használnak a hőhálózatok csővezetékeinek hidraulikai számításaihoz és egyéb referencia irodalmat, amely minden szakaszhoz kötelező, könnyen megtalálható az interneten és a szakirodalomban.

Melegvíz szállítás

A számítási séma algoritmusát a szabályozási és műszaki dokumentáció, az állami és egészségügyi szabványok határozzák meg, és szigorúan a megállapított eljárásnak megfelelően hajtják végre.

A cikk példát mutat be a fűtési rendszer hidraulikus számításának kiszámítására. Az eljárás a következő sorrendben történik:

1. A város és a kerület jóváhagyott hőszolgáltatási konstrukcióján a számítási csomópontok, a hőforrás, a mérnöki rendszerek nyomon követése minden elágazás, kapcsolódó fogyasztói objektum megjelölésével megjelölve.
2. Tisztázza a fogyasztói hálózatok mérlegbeli tulajdonjogának határait.
3. A séma szerint rendeljen számokat a cselekményhez, kezdve a számozássala forrástól a végfelhasználóig.

A számozási rendszernek egyértelműen el kell különítenie a hálózatok típusait: fő negyedéven belüli, házközi a termálkúttól a mérleg határaiig, míg a telephely a hálózat egy szegmenseként van beállítva, amelyet az két ág.

A diagram a központi fűtési állomásról érkező főhőhálózat hidraulikus számításának összes paraméterét mutatja:

• Q - GJ/óra;
• G m3/óra;
• D - mm;
• V - m/s;
• L - szakasz hossza, m.

Az átmérő kiszámítása a következő képlettel történik.

Gőzfűtési hálózatok

Ezt a fűtési hálózatot gőz formájában lévő hőhordozót használó hőellátó rendszerhez tervezték.

E séma eltéréseit az előzőtől a hőmérséklet-indikátorok és a közeg nyomása okozzák. Szerkezetileg ezek a hálózatok rövidebbek, a nagyvárosokban általában csak a főbb hálózatokat tartalmazzák, vagyis a forrástól a központi fűtési pontig. Nem használják körzeten belüli és házon belüli hálózatként, kivéve a kis ipari telephelyeket.

A kapcsolási rajz a vízhűtő folyadékkal megegyező sorrendben történik. Az egyes ágak összes hálózati paramétere fel van tüntetve a szakaszokon, az adatok az óránkénti határhőfogyasztás összesítő táblázatából származnak, a fogyasztási mutatók lépésről lépésre összegzésével a végfogyasztótól a forrásig.

Geometriai méretekA csővezetékek telepítése egy hidraulikus számítás eredményei alapján történik, amelyet az állami normákkal és szabályokkal, és különösen az SNiP-vel összhangban hajtanak végre. A meghatározó érték a gáz kondenzátum közeg nyomásvesztesége a hőellátás forrásától a fogyasztóig. Nagyobb nyomásveszteség és kisebb távolság mellett a mozgás sebessége nagy lesz, és a gőzvezeték átmérőjének kisebbnek kell lennie. Az átmérő kiválasztása speciális táblázatok alapján történik, a hűtőfolyadék paraméterei alapján. Ezt követően az adatok pivot táblákba kerülnek.

Hőhordozó kondenzvízhálózathoz

Egy ilyen hőhálózat számítása jelentősen eltér az előzőektől, mivel a kondenzátum egyszerre két állapotban van - gőzben és vízben. Ez az arány a fogyasztó felé haladva változik, azaz a gőz egyre nedvesebb lesz, és végül teljesen folyadékká válik. Ezért az egyes közegek csöveinek számításai eltérőek, és más szabványok, különösen az SNiP 2.04.02-84, már figyelembe veszik őket.

A kondenzátum csővezetékek kiszámításának eljárása:

1. A táblázatok beállítják a csövek belső egyenértékű érdességét.
2. A nyomásveszteség mutatói a vezetékekben a hálózati szakaszon, a hőellátó szivattyúk hűtőfolyadék-kimenetétől a fogyasztóig, az SNiP 2.04.02-84 szerint elfogadottak.
3. E hálózatok számítása nem veszi figyelembe a Q hőfogyasztást, hanem csak a gőzfogyasztást.

Az ilyen típusú hálózatok tervezési jellemzői jelentősen befolyásolják a mérések minőségét, mivel az ehhez szükséges csővezetékektípusú hűtőfolyadékok fekete acélból készülnek, a hálózati szivattyúk utáni hálózati szakaszok légszivárgás miatt gyorsan korrodálódnak a felesleges oxigéntől, ami után gyenge minőségű vas-oxidos kondenzátum képződik, ami fémkorróziót okoz. Ezért javasolt ebben a szakaszban rozsdamentes acél csővezetékek felszerelése. Bár a végső választás a fűtési hálózat megvalósíthatósági tanulmányának elkészülte után lesz.

Tervezési programok

A szelepek, szerelvények és ívek miatti energiaveszteséget helyi áramlási zavarok okozzák. Az energiaveszteség a csővezeték egy véges és nem feltétlenül rövid szakaszán lép fel, azonban a hidraulikus számításoknál azt feltételezzük, hogy ennek a veszteségnek a teljes mennyiségét figyelembe veszik a készülék helyén. A viszonylag hosszú csövekkel rendelkező csőrendszereknél gyakran előfordul, hogy az ebből eredő veszteségek elhanyagolhatóak a csőben lévő teljes nyomásveszteséghez képest.

A csőveszteséget valós kísérleti adatok felhasználásával mérik, majd elemzik egy helyi veszteségi tényező meghatározásához, amely felhasználható az illesztési veszteség kiszámításához, mivel az változik az eszközön áthaladó folyadék áramlási sebességével.

A Pipe Flow szoftver megkönnyíti az illesztési veszteségek és egyéb veszteségek meghatározását a nyomáskülönbség-számítások során, mivel ezek előre feltöltve vannak egy szelepadatbázissal, amely számos szabványos tényezőt tartalmaz a szelepekre éskülönböző méretű szerelvények. Gyakran használnak szivattyút a csőrendszeren belül, hogy extra nyomást adjon a súrlódási és egyéb ellenállási veszteségek leküzdésére.

A szivattyú teljesítményét a görbe határozza meg. A szivattyú által termelt emelőmagasság az áramlási sebességtől függően változik, így a munkapont megtalálása a szivattyú teljesítménygörbéjén nem mindig egyszerű feladat.

Ha a Pipe Flow Expert hidraulikus számítási programot használja, meglehetősen könnyű megtalálni a pontos működési pontot a szivattyú görbéjén, így biztosítva, hogy az áramlások és a nyomások egyensúlyban legyenek a rendszerben, így pontos tervezési döntést hozhat. csővezetékek.

Online számítás történik a legjobb üzemi paramétereket, alacsony nyomásveszteséget és nagy közegmozgási sebességet biztosító optimális átmérő kiválasztásához, amely biztosítja a fűtési hálózatok egészének jó műszaki és gazdasági mutatóit.

Minimálisra csökkenti az erőfeszítést és nagyobb pontosságot biztosít. Tartalmazza az összes szükséges referenciatáblázatot és nomogramot. Így a csövek méterenkénti vesztesége 81-251 Pa / m (8,1-25,1 mm vízoszlop), ami a csövek anyagától függ. A víz sebessége a rendszerben a telepített csövek átmérőjétől függ, és egy adott tartományban van kiválasztva. A fűtési hálózatok legnagyobb vízsebessége 1,5 m/s. A számítás a vízsebesség határértékeit javasolja belső átmérőjű csővezetékekben:

1. 15,0 mm-0,3 m/s;
2. 20,0 mm-0,65 m/s;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/s;
4. 32.0mm-1.0m/s.
5. Egyéb átmérők esetén legfeljebb 1,5 m/s.
6. Tűzoltó rendszerek csővezetékeinél 5,0 m/s-ig terjedő közepes sebesség megengedett.

Műszeres térinformatikai rendszer

GIS Zulu - geoinformációs program hőhálózatok hidraulikus számításaihoz. A cég olyan térinformatikai alkalmazások tanulmányozására specializálódott, amelyek 3D geoadatok megjelenítését igénylik vektoros és raszteres változatban, topológiai tanulmányozást és azok szemantikai adatbázisokkal való kapcsolatát. A Zulu lehetővé teszi különböző tervek és munkafolyamatok létrehozását, beleértve a topológiát használó hő- és gőzhálózatokat, raszterekkel dolgozhat, és adatokat gyűjthet különböző adatbázisokból, például BDE vagy ADO.

A számításokat a térinformatikai rendszerrel szorosan integráltan végezzük, a bővített modul verziójában hajtjuk végre. A hálózat elemi, és az egérrel vagy a megadott koordináták szerint élénken beírható a térinformatikai rendszerbe. Ezt követően azonnal létrejön egy számítási séma. Ezt követően beállítják az áramkörök paramétereit, és megerősítik a folyamat kezdetét. A számításokat zsákutcás és gyűrűs fűtési rendszerekre alkalmazzák, beleértve a hálózati szivattyúegységeket és fojtóberendezéseket, amelyek egy vagy több forrásból táplálkoznak. A fűtésszámítás elvégezhető az elosztóhálózatok szivárgásának és a fűtési csövek hőveszteségének figyelembevételével.

Egy speciális program számítógépre történő telepítéséhez töltse le az internetről torrenten keresztül "Hőhálózatok hidraulikus számítása 3.5.2".

A meghatározási lépések felépítése:

1. Kommutáció definíciója.
2. A fűtési hálózat hidromechanikai számításának ellenőrzése.
3. Fő- és negyedéven belüli csövek termikus-hidraulikus számításának üzembe helyezése.
4. Fűtőhálózati berendezések tervezési választéka.
5. A piezometrikus gráf kiszámítása.

Microsoft Excel fejlesztői eszköz

A Microsoft Excel a hőhálózatok hidraulikus számításaihoz a felhasználók számára a leginkább elérhető eszköz. Átfogó táblázatszerkesztője számos számítási probléma megoldására képes. A termikus rendszerek számításai során azonban különleges követelményeket kell teljesíteni. Ezeket fel lehet sorolni:

• az előző szakasz megkeresése a médium irányába;
• a csőátmérő kiszámítása e feltételes mutató szerint és fordított számítás;
• korrekciós tényező beállítása a fajlagos nyomásveszteség méretéhez az adatok és a csőanyag egyenértékű érdessége alapján;
• közeg sűrűségének kiszámítása a hőmérsékletéből.

Természetesen a Microsoft Excel használata a hőhálózatok hidraulikus számításaihoz nem teszi lehetővé a számítások menetének abszolút egyszerűsítését, ami kezdetben viszonylag nagy munkaerőköltséget jelent.

Szoftver hálózatok hidromechanikai kiszámításához vagy csomag GRTS – számítógépes alkalmazás, amely többcsöves hálózatok hidromechanikai számításait végzi, beleértve a zsákutcás konfigurációt is. A GRTS platform tartalmazza a képletek nyelvi funkcionalitását, ami lehetővé teszimegállapítja a számítás szükséges jellemzőit, és képleteket választ ki azok meghatározásának pontosságára. Ennek a funkciónak köszönhetően a számológép képes önállóan megtalálni a számítási technológiát és beállítani a szükséges bonyolultságot.

A GRTS alkalmazásnak két verziója van: 1.0 és 1.1. A végén a felhasználó a következő eredményeket kapja:

• számítás, amely gondosan leírja a számítási módszertant;
• jelentés táblázatos formában;
• számítási adatbázisok átvitele Microsoft Excel programba;
• piezometrikus grafikon;
• hőhordozó hőmérsékleti grafikonja.

A GRTS 1.1 alkalmazás a legmodernebb módosításnak számít, és támogatja a legújabb szabványokat:

1. Csőátmérők számítása adott nyomások alapján a hődiagram végpontjain.
2. Súgóplatform frissítve. Csapat "?" megnyitja az alkalmazás súgóját a monitor képernyőjén.

Hőhálózatok hidraulikus számítása

Az alábbiakban egy példa látható a számításra.

A csőrendszer tervezéséhez szükséges minimális alapvető paraméterek a következők:

1. A folyadék jellemzői és fizikai tulajdonságai.
2. A szállítandó tranzitközeg szükséges tömegárama (vagy térfogata).
3. Nyomás, hőmérséklet a kezdőponton.
4. Nyomás, hőmérséklet és magasság a végponton.
5. Két pont közötti távolság és a beszerelt szelepek és szerelvények egyenértékű hossza (nyomásvesztesége).

Ezek az alapvető paraméterek szükségesek a csőrendszer kialakításához. Állandó áramlást feltételezve számos, az általános energiaegyenletre épülő egyenlet használható a csőrendszer tervezésére.

A folyadék-, gőz- vagy kétfázisú kondenzátumáramlással kapcsolatos változók befolyásolják a számítási eredményt. Ez egy adott folyadékra alkalmazható egyenletek levezetéséhez és fejlesztéséhez vezet. Bár a csőrendszerek és tervezésük bonyolulttá válhatnak, a mérnökök előtt álló tervezési problémák túlnyomó többsége megoldható szabványos Bernoulli áramlási egyenletekkel.

A stacionárius folyadékáramlás ábrázolására kidolgozott alapegyenlet a Bernoulli-egyenlet, amely azt feltételezi, hogy a teljes mechanikai energia megmarad egy egyenletes, összenyomhatatlan, nem hámló izotermikus áramláshoz, hőátadás nélkül. Ezek a korlátozó feltételek valóban sok fizikai rendszerre jellemzőek.

A szelepekhez és szerelvényekhez kapcsolódó emelőmagasság-veszteség az egyes szelepek és szerelvények csőszakaszok egyenértékű "hosszának" figyelembevételével is kiszámítható. Más szavakkal, a szelepen áthaladó folyadék által okozott számított nyomásveszteség egy további csőhosszban van kifejezve, amely hozzáadódik a tényleges csőhosszhoz a nyomásesés kiszámításakor.

Minden egyenértékű hosszúság, amelyet a szegmensben lévő szelepek és szerelvények okoznakA rendszer összeadja a csöveket a számított csőszakasz nyomásesésének kiszámításához.

Összefoglalva elmondható, hogy a végponti hőhálózat hidraulikus számításának célja a hőterhelések igazságos elosztása a hőrendszerek előfizetői között. Itt egy egyszerű elv érvényes: minden radiátornak - szükség szerint, vagyis egy nagyobb radiátornak, amelyet nagyobb térfogatú helyiségfűtésre terveztek, nagyobb hűtőfolyadék áramlást kell kapnia. A helyesen elvégzett hálózati számítás biztosítja ezt az elvet.