Hydraulisk beregning av varmenett: konsept, definisjon, beregningsmetode med eksempler, oppgaver og design

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

I den hydrauliske beregningen av varmenett settes den totale strømningshastigheten til hovedvarmtvannet til oppvarming, klimaanlegg, ventilasjon og varmtvann. På grunnlag av en slik beregning bestemmes de nødvendige parameterne for pumpeutstyr, varmevekslere og rørdiametere til hovednettet.

Litt om teori og problemer

Hovedoppgaven til den hydrauliske beregningen av varmenettverk er valg av de geometriske parameterne til røret og standardstørrelsene på kontrollelementene for å gi:

• kvalitativ-kvantitativ fordeling av kjølevæsken til individuelle varmeenheter;
• termisk-hydraulisk pålitelighet og økonomisk gjennomførbarhet av et lukket termisk system;
• optimalisering av investerings- og driftskostnader for varmeforsyningsorganisasjonen.

Den hydrauliske beregningen av varmenett skaper forutsetninger for at varme- og varmtvannsinnretninger når nødvendig effekt ved en gitt temperaturforskjell. For eksempel, med et T-diagram på 150–70 ^oS, vil det være lik 80 ^{oS. Dette oppnås ved å opprette nødvendig vanntrykk eller kjølevæsketrykk ved hvert varmepunkt.}

En slik forutsetning for driften av det termiske systemet er implementert ved å kompetent sette opp nettverksutstyret i samsvar med designbetingelsene, installere utstyr basert på resultatene av den hydrauliske beregningen av termiske nettverk.

stadier av nettverkshydraulikk:

1. Beregning før lansering.
2. Driftsregulering.

Innledende nettverkshydraulikk pågår:

• gjennom beregninger;
• målemetode.

I den russiske føderasjonen er beregningsmetoden dominerende, den bestemmer alle parametrene til elementene i varmeforsyningssystemet i et enkelt bosettingsområde (hus, kvartal, by). Uten dette vil nettet bli avregulert, og kjølevæsken vil ikke tilføres de øverste etasjene i fleretasjesbygg. Det er derfor starten på byggingen av ethvert varmeforsyningsanlegg, selv det minste, begynner med en hydraulisk beregning av varmenettverk.

Utarbeidelse av et diagram over varmenettverk

Før hydrauliske beregninger utføres et foreløpig skjema for hovedledningen som angir lengden L i meter og D av konstruksjonsrør i mm og estimerte volumer av nettverksvann for prosjekteringsdelene av ordningen. Hodetap i varmeforsyningsanlegg er delt inn i lineære, som oppstår ifmgnidning av media mot rørvegger og tap i seksjoner forårsaket av lokal strukturell motstand på grunn av tilstedeværelsen av T-stykker, bøyninger, kompensatorer, bøyer og andre enheter.

Eksempel på beregning av hydraulisk beregning av varmenett:

1. Først utføres en forstørret beregning for å bestemme den maksimale nettverksytelsen som fullt ut kan gi innbyggerne varmetjenester.
2. Ved ferdigstillelse etableres de kvalitative og kvantitative indikatorene for hoved- og intrakvartalsnettverk, inkludert slutttrykk og temperatur på bæreren ved innløpsnodene til varmeforbrukere, tatt i betraktning varmetap.
3. Utfør en hydraulisk testberegning av varmesystemet og varmtvannsforsyningen.
4. De fastslår de faktiske kostnadene i delene av ordningen og ved inngangene til boliganlegg, mengden varme som mottas av abonnenter ved beregning av temperaturen på kjølevæsken i tilførselsvannsrørledningen til varmesystemer og tilgjengelig trykk i utløpsmanifolden, begrunnelsen for hydrotermiske regimer, den forutsagte temperaturen inne i boliger.
5. Bestem ønsket utløpsvarmetilførselstemperatur.
6. Still inn maksimal størrelse T for oppvarmet vann ved utløpet av fyrrommet eller annen varmekilde, oppnådd på grunnlag av den hydrauliske beregningen av varmenettet. Den må sikre innendørs hygienestandarder.

Bruk av den normative metoden

Hydraulikken til nettverk utføres på grunnlag av tabeller over maksimale varmelaster per time og en varmeforsyningsordning for en by eller et distrikt som indikerer kilder, plassering av hoved,interne og interne tekniske systemer, med angivelse av grensene for balanseeierskapet til eierne av nettverk. Hydraulisk beregning av rørledninger til varmenettverk i hver seksjon opp til ovennevnte skjema utføres separat.

Denne beregningsmetoden brukes ikke bare for varmenettverk, men også for alle rørledninger som transporterer flytende medier, inkludert gasskondensat og andre kjemiske flytende medier. For rørledningsvarmeforsyningssystemer må det gjøres endringer for å ta hensyn til kinematisk viskositet og bærertetthet. Dette skyldes det faktum at disse egenskapene påvirker det spesifikke trykktapet i rør, og strømningshastigheten er relatert til tettheten til transittmediet.

Parametere for den hydrauliske beregningen av vannvarmenettverket

Varmeforbruk Q og mengde kjølevæske G for tomtene er angitt i tabellen over maksimale indikatorer for timevarmeforbruk for vinter- og sommersesongen separat og tilsvarer summen av varmeforbruket for kvartalene inkludert i opplegg.

Et eksempel på en hydraulisk beregning av et varmenett er presentert nedenfor.

Siden beregninger avhenger av mange indikatorer, utføres de ved hjelp av en rekke tabeller, diagrammer, grafer, nomogrammer, den endelige verdien av varmeforbruket Q for interne varmesystemer oppnås ved interpolasjon.

Mengden væske som sirkulerer i varmenettet m3/time, ved beregning av den hydrauliske modusen til varmenettet, bestemmes av formelen:

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

• G - operatørforbruk, m3/time;
• D – rørledningsdiameter, mm;
• V - strømningshastighet, m/s.

Lineære trykkfall i hydraulisk beregning av varmenett er hentet fra spesi altabeller. Under installasjonen av varmesystemer er titalls og hundrevis av hjelpeelementer installert i dem: ventiler, armaturer, lufteventiler, bend og andre, noe som skaper motstand mot transportmediet.

Årsakene til trykkfallet i rørledninger kan også inkludere den indre tilstanden til rørmaterialene og tilstedeværelsen av s altavleiringer på dem. Koeffisientverdiene brukt i tekniske beregninger er gitt i tabellene.

Standardmetodikk og prosesstrinn

I henhold til metoden for hydraulisk beregning av varmenett, utføres den i to trinn:

1. Bygging av en varmenettordning, hvor seksjoner er nummerert, først i området ved den sentrale motorveien - en lengre og mer voluminøs nettlinje når det gjelder belastning fra tilknytningspunktet til et mer fjernforbruksanlegg.
2. Beregning av falltap for hver rørseksjon, skjema. Det utføres ved hjelp av tabeller og nomogrammer, som er angitt av kravene i statlige normer og standarder.

For det første utføres beregningene for hovedveien i henhold til kostnadene fastsatt i henhold til ordningen. Samtidig brukes referansedata for spesifikke trykktap i nettverk.

Videre, etter å ha beregnet diameteren på rørene, beregner de:

1. Antall kompensatorer i henhold til ordningen.
2. Mostander på faktisk installerte elementervarmenettverk.

Hodetap beregnes ved hjelp av formler og nomogrammer. Deretter, med disse dataene gjennom hele nettverket, beregnes det hydromekaniske regimet til individuelle seksjoner fra stedet for strømningsdeling opp til sluttbrukeren.

Beregninger er knyttet til valg av grenrørdiametre. Avviket er ikke mer enn 10 %. Overtrykk i varmesystemet slukkes ved heisknutene, gassdysene eller autoregulatorene i husets eksekutivpunkter.

Med det tilgjengelige trykket til hovedvarmesystemet og grenene, må du først stille inn den omtrentlige spesifikke motstanden Rm, Pa/m.

Beregningene bruker tabeller, nomogrammer for hydraulisk beregning av rørledninger til varmenett og annen referanselitteratur, obligatorisk for alle trinn, det er enkelt å finne på Internett og spesiallitteratur.

Varmtvannstransport

Beregningsskjemaalgoritmen er etablert av forskriftsmessig og teknisk dokumentasjon, statlige og sanitære standarder og utføres i strengt samsvar med etablert prosedyre.

Artikkelen gir et eksempel på beregning av den hydrauliske beregningen av varmesystemet. Prosedyren utføres i følgende rekkefølge:

1. På den godkjente varmeforsyningsordningen for byen og distriktet er nodepunktene for beregning, varmekilden, sporing av tekniske systemer merket med en indikasjon på alle grener, tilknyttede forbrukerobjekter.
2. Tydeliggjør grensene for balanseeierskapet til forbrukernettverk.
3. Tildel tall til tomten i henhold til skjemaet, start nummereringenfra kilde til sluttbruker.

Nummereringssystemet bør tydelig skille nettverkstypene: hovedintrakvartal, interhus fra den termiske brønnen til grensene for balansen, mens stedet er satt som et segment av nettverket, omsluttet av to grener.

Diagrammet angir alle parameterne for den hydrauliske beregningen av hovedvarmenettet fra sentralvarmestasjonen:

• Q - GJ/time;
• G m3/time;
• D - mm;
• V - m/s;
• L - seksjonslengde, m.

Diameterberegning er satt av formelen.

Dampvarmenettverk

Dette varmenettet er designet for et varmeforsyningssystem som bruker en varmebærer i form av damp.

Forskjeller mellom denne ordningen fra den forrige er forårsaket av temperaturindikatorer og mediets trykk. Strukturelt er disse nettverkene kortere i lengde; i store byer inkluderer de vanligvis bare de viktigste, det vil si fra kilden til sentralvarmepunktet. De brukes ikke som distriktsinterne og interne nettverk, bortsett fra små industriområder.

Kretsskjemaet utføres i samme rekkefølge som med vannkjølevæsken. Alle nettverksparametere for hver gren er angitt på seksjonene, dataene er hentet fra oppsummeringstabellen over margin alt varmeforbruk per time, med en trinnvis summering av forbruksindikatorer fra sluttforbruker til kilde.

Geometriske dimensjonerrørledninger er installert basert på resultatene av en hydraulisk beregning, som utføres i samsvar med statlige normer og regler, og spesielt SNiP. Den bestemmende verdien er trykktapet til gasskondensatmediet fra varmekilden til forbrukeren. Med et større trykktap og en mindre avstand mellom dem, vil bevegelseshastigheten være stor, og diameteren på damprørledningen må være mindre. Valget av diameter utføres i henhold til spesielle tabeller, basert på parametrene til kjølevæsken. Etter det legges dataene inn i pivottabeller.

Varmebærer for kondensatnettverk

Beregningen for et slikt varmenett skiller seg vesentlig fra de tidligere, siden kondensatet er samtidig i to tilstander - i damp og i vann. Dette forholdet endres etter hvert som det beveger seg mot forbrukeren, det vil si at dampen blir mer og mer fuktig og blir til slutt fullstendig til en væske. Derfor har beregningene for rørene til hvert av disse mediene forskjeller og er allerede tatt i betraktning av andre standarder, spesielt SNiP 2.04.02-84.

Prosedyre for beregning av kondensatrørledninger:

1. Tabellene angir den innvendige ekvivalente ruheten til rørene.
2. Indikatorer for trykktap i rør i nettseksjonen, fra kjølevæskeutløpet fra varmeforsyningspumpene til forbruker, aksepteres i henhold til SNiP 2.04.02-84.
3. Beregningen av disse nettverkene tar ikke hensyn til varmeforbruket Q, men kun dampforbruket.

Designfunksjonene til denne typen nettverk påvirker kvaliteten på målingene betydelig, siden rørledninger for dettetyper kjølevæske er laget av svart stål, nettverksseksjoner etter nettverkspumper på grunn av luftlekkasjer korroderer raskt fra overflødig oksygen, hvoretter lavkvalitetskondensat med jernoksider dannes, noe som forårsaker metallkorrosjon. Derfor anbefales det å installere rørledninger i rustfritt stål i denne delen. Selv om det endelige valget vil bli tatt etter ferdigstillelse av mulighetsstudien av varmenettet.

Designprogrammer

Energitap på grunn av ventiler, armaturer og bøyninger er forårsaket av lokale strømningsforstyrrelser. Energitap oppstår i en begrenset og ikke nødvendigvis kort seksjon av rørledningen, men for hydrauliske beregninger antas det at hele volumet av dette tapet tas i betraktning ved plasseringen av enheten. For rørsystemer med relativt lange rør er det ofte slik at de resulterende tapene vil være ubetydelige i forhold til det totale trykktapet i røret.

Tap i rør måles ved hjelp av ekte eksperimentelle data og analyseres deretter for å bestemme en lokal tapsfaktor som kan brukes til å beregne tilpasningstap ettersom det varierer med væskestrømningshastigheten gjennom denne enheten.

Pipe Flow Software gjør det enkelt å bestemme tilpasningstap og andre tap i differensi altrykkberegninger fordi de leveres forhåndslastet med en ventildatabase som inneholder mange standardfaktorer for ventiler ogbeslag i forskjellige størrelser. En pumpe brukes ofte inne i et rørsystem for å legge til ekstra trykk for å overvinne friksjonstap og andre motstandstap.

Pumpens ytelse bestemmes av kurven. Hodet som produseres av pumpen varierer med strømningshastigheten, det er ikke alltid lett å finne driftspunktet på pumpens ytelseskurve.

Hvis du bruker det hydrauliske beregningsprogrammet Pipe Flow Expert, er det ganske enkelt å finne det nøyaktige driftspunktet på pumpekurven, noe som sikrer at strømninger og trykk er balansert i hele systemet, for å ta en nøyaktig designbeslutning rørledninger.

Online beregning er gjort for å velge den optimale diameteren som gir de beste driftsparametrene, lavt trykktap og høye mediebevegelseshastigheter, noe som vil sikre gode tekniske og økonomiske indikatorer for varmenett som helhet.

Det minimerer innsats og gir høyere nøyaktighet. Den inkluderer alle nødvendige referansetabeller og nomogrammer. Dermed tas tap per meter rør i mengden 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm vannsøyle), som avhenger av materialet til rørene. Hastigheten på vannet i systemet avhenger av diameteren på de installerte rørene og velges i et spesifikt område. Høyeste vannhastighet for varmenett er 1,5 m/s. Beregningen antyder grenseverdiene for vannhastigheten i rørledninger med innvendig diameter:

1. 15.0mm-0.3m/s;
2. 20.0mm-0.65m/s;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/s;
4. 32.0mm-1.0m/s.
5. For andre diametre ikke mer enn 1,5 m/s.
6. For rørledninger til brannslokkingssystemer er middels hastighet opptil 5,0 m/s tillatt.

Instrumentelt geoinformasjonssystem

GIS Zulu - geoinformasjonsprogram for hydraulisk beregning av varmenett. Selskapet spesialiserer seg på studiet av GIS-applikasjoner som krever visualisering av 3D geodata i vektor- og rasterversjoner, topologiske studier og deres forhold til semantiske databaser. Zulu lar deg lage forskjellige planer og arbeidsflyter, inkludert varme- og dampnettverk ved bruk av topologi, kan jobbe med rastere og hente data fra forskjellige databaser, for eksempel BDE eller ADO.

Beregningene er utført i tett integrasjon med geoinformasjonssystemet, de utføres i versjonen av den utvidede modulen. Nettverket er elementært og levende lagt inn i GIS med musen eller i henhold til de gitte koordinatene. Etter det opprettes det umiddelbart et beregningsskjema. Etter det settes parametrene til kretsene, og starten av prosessen bekreftes. Beregningene brukes på blindveis- og ringvarmesystemer, inkludert nettverkspumpeenheter og strupeenheter, drevet fra en eller flere kilder. Varmeberegning kan utføres under hensyntagen til lekkasje fra distribusjonsnett og varmetap i varmerør.

For å installere et spesialprogram på en PC, last ned på Internett via torrent "Hydraulisk beregning av varmenettverk 3.5.2".

Struktur av definisjonstrinn:

1. Kommutasjonsdefinisjon.
2. Sjekker hydromekanisk beregning av varmenettet.
3. Idriftsettelse av termisk-hydraulisk beregning av hoved- og kvartrør.
4. Designutvalg av varmenettutstyr.
5. Beregning av den piezometriske grafen.

Microsoft Excel-utviklerverktøy

Microsoft Excel for hydraulisk beregning i termiske nettverk er det mest tilgjengelige verktøyet for brukere. Dens omfattende regnearkredigering kan løse mange beregningsproblemer. Men ved utførelse av beregninger av termiske systemer må spesielle krav oppfylles. Disse kan listes opp:

• finne forrige seksjon i retning av mediet;
• beregning av rørdiameteren i henhold til denne betingede indikatoren og omvendt beregning;
• innstilling av korreksjonsfaktoren for størrelsen på det spesifikke trykktapet i henhold til dataene og den ekvivalente ruheten til rørmaterialet;
• beregning av tettheten til et medium fra dets temperatur.

Selvfølgelig gjør bruken av Microsoft Excel for hydraulisk beregning i varmenett det ikke mulig å absolutt forenkle beregningsforløpet, noe som i utgangspunktet skaper relativt store lønnskostnader.

Programvare for hydromekanisk beregning av nettverk eller pakke GRTS - en dataapplikasjon som utfører hydromekaniske beregninger av flerrørsnettverk, inkludert en blindveiskonfigurasjon. GRTS-plattformen inneholder språkfunksjonaliteten til formler, som tillateretablere de nødvendige egenskapene til beregningen og velg formler for nøyaktigheten av deres bestemmelse. På grunn av bruken av denne funksjonaliteten har kalkulatoren muligheten til selvstendig å finne beregningsteknologien og stille inn nødvendig kompleksitet.

Det er to versjoner av GRTS-applikasjonen: 1.0 og 1.1. På slutten vil brukeren motta følgende resultater:

• beregning, som nøye beskriver beregningsmetodikken;
• rapport i tabellform;
• overføring av beregningsdatabaser til Microsoft Excel;
• piezometrisk graf;
• temperaturgraf for varmebærer.

GRTS 1.1-applikasjonen regnes som den mest moderne modifikasjonen og støtter de nyeste standardene:

1. Beregning av rørdiametre basert på gitte trykk ved endepunktene til termodiagrammet.
2. Hjelpeplattformen er oppgradert. Team "?" åpner hjelpeområdet til applikasjonen på skjermen.

Hydraulisk beregning av varmenett

Et eksempel på beregningen er vist nedenfor.

Minimum grunnleggende parametere som kreves for å designe et rørsystem inkluderer:

1. Væskens egenskaper og fysiske egenskaper.
2. Nødvendig massestrøm (eller volum) av transportmediet som skal transporteres.
3. Trykk, temperatur ved startpunktet.
4. Trykk, temperatur og høyde ved endepunktet.
5. Avstand mellom to punkter og tilsvarende lengde (trykktap) på installerte ventiler og armaturer.

Disse grunnleggende parameterne er nødvendige for utformingen av rørsystemet. Forutsatt jevn flyt, er det en rekke ligninger basert på den generelle energiligningen som kan brukes til å designe et rørsystem.

Variabler knyttet til væske, damp eller to-fase kondensatstrøm påvirker beregningsresultatet. Dette fører til utledning og utvikling av ligninger som gjelder for en bestemt væske. Selv om rørsystemer og deres design kan bli komplekse, kan det store flertallet av designproblemer en ingeniør står overfor løses med standard Bernoulli-strømningsligninger.

Den grunnleggende ligningen utviklet for å representere stasjonær væskestrøm er Bernoulli-ligningen, som antar at total mekanisk energi er bevart for en jevn, ukomprimerbar, usynlig isoterm strømning uten varmeoverføring. Disse begrensende betingelsene kan faktisk være representative for mange fysiske systemer.

Hovedtap knyttet til ventiler og armaturer kan også beregnes ved å ta hensyn til tilsvarende "lengder" på rørseksjoner for hver ventil og armatur. Med andre ord, det beregnede trykktapet forårsaket av væsken som passerer gjennom ventilen uttrykkes som en ekstra rørlengde som legges til den faktiske rørlengden ved beregning av trykkfallet.

Alle tilsvarende lengder forårsaket av ventiler og armaturer i segmentetrør vil bli lagt sammen for å beregne trykkfallet for det beregnede rørsegmentet.

Opsummert kan vi si at målet med den hydrauliske beregningen av varmenettet ved endepunktet er en rettferdig fordeling av varmelastene mellom abonnenter av termiske systemer. Et enkelt prinsipp gjelder her: hver radiator - etter behov, det vil si en større radiator, som er designet for å gi et større volum romoppvarming, bør motta en større strøm av kjølevæske. Riktig utført nettverksberegning kan sikre dette prinsippet.