Šilumos tinklų hidraulinis skaičiavimas: koncepcija, apibrėžimas, skaičiavimo metodas su pavyzdžiais, užduotys ir dizainas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Hidrauliniame šilumos tinklų skaičiavime nustatomas bendras pagrindinio karšto vandens srautas šildymui, oro kondicionavimui, vėdinimui ir karštam vandeniui. Remiantis tokiu skaičiavimu, nustatomi būtini siurblinės įrangos, šilumokaičių parametrai ir magistralinio tinklo vamzdžių skersmenys.

Šiek tiek apie teoriją ir problemas

Pagrindinė šilumos tinklų hidraulinio skaičiavimo užduotis yra vamzdžio geometrinių parametrų ir valdymo elementų standartinių dydžių parinkimas, siekiant užtikrinti:

• kokybinis-kiekybinis aušinimo skysčio paskirstymas atskiriems šildymo prietaisams;
• terminis-hidraulinis uždaros šiluminės sistemos patikimumas ir ekonomiškumas;
• šilumos tiekimo organizacijos investicijų ir veiklos sąnaudų optimizavimas.

Šilumos tinklų hidraulinis skaičiavimas sukuria prielaidas šildymo ir karšto vandens įrenginiams pasiekti reikiamą galią esant tam tikram temperatūrų skirtumui. Pavyzdžiui, kai T diagrama yra 150–70 ^oS, ji bus lygi 80 ^{oS. Tai pasiekiama sukuriant reikiamą vandens arba aušinimo skysčio slėgį kiekviename šildymo taške.}

Tokia šiluminės sistemos veikimo sąlyga įgyvendinama kompetentingai sumontuojant tinklo įrangą pagal projektavimo sąlygas, įrengiant įrangą pagal šilumos tinklų hidraulinio skaičiavimo rezultatus.

Tinklo hidraulikos etapai:

1. Skaičiavimas prieš paleidimą.
2. Veiklos reguliavimas.

Vykdoma pradinė tinklo hidraulika:

• per skaičiavimus;
• matavimo metodas.

Rusijos Federacijoje vyrauja skaičiavimo metodas, jis nustato visus šilumos tiekimo sistemos elementų parametrus vienoje gyvenvietėje (namas, kvartalas, miestas). Be to tinklas bus atšauktas, o aušinimo skystis nebus tiekiamas į viršutinius daugiaaukščių pastatų aukštus. Štai kodėl bet kurio, net ir mažiausio, šilumos tiekimo objekto statybos pradžia prasideda nuo šilumos tinklų hidraulinio skaičiavimo.

Šilumos tinklų schemos rengimas

Prieš hidraulinius skaičiavimus atliekama preliminari pagrindinės linijos schema, nurodant inžinerinių vamzdžių ilgį L metrais ir D mm bei numatomus tinklo vandens kiekius projektinėms schemos atkarpoms. Galvos nuostoliai šilumos tiekimo sistemose skirstomi į linijinius, atsirandančius dėlterpės trynimas į vamzdžių sieneles ir nuostoliai sekcijose, kuriuos sukelia vietinis konstrukcijos atsparumas dėl trišakių, posūkių, kompensatorių, posūkių ir kitų įtaisų.

Šilumos tinklų hidraulinio skaičiavimo skaičiavimo pavyzdys:

1. Pirmiausia atliekamas padidintas skaičiavimas, siekiant nustatyti maksimalų tinklo našumą, kuris gali pilnai teikti gyventojams šildymo paslaugas.
2. Pabaigus, nustatomi pagrindinių ir vidinių kvartalo tinklų kokybiniai ir kiekybiniai rodikliai, įskaitant galutinį nešiklio slėgį ir temperatūrą šilumos vartotojų įvadiniuose mazguose, atsižvelgiant į šilumos nuostolius.
3. Atlikite bandomąjį šildymo sistemos ir karšto vandens tiekimo hidraulinį skaičiavimą.
4. Jie nustato faktines išlaidas schemos skyriuose ir įvaduose į gyvenamuosius objektus, abonentų gaunamą šilumos kiekį apskaičiuojant aušinimo skysčio temperatūrą šildymo sistemų tiekimo vandens vamzdyne ir turimą slėgį išleidimo kolektoriuje, hidroterminių režimų pagrindimas, numatoma temperatūra gyvenamųjų patalpų viduje.
5. Nustatykite pageidaujamą tiekiamo šilumos išleidimo temperatūrą.
6. Nustatykite maksimalų šildomo vandens dydį T katilinės ar kito šilumos š altinio išleidimo angoje, gautą remiantis šilumos tinklo hidrauliniu skaičiavimu. Ji turi užtikrinti patalpų higienos standartus.

Normatyvinio metodo taikymas

Tinklų hidraulika atliekama remiantis maksimalių valandinių šilumos apkrovų lentelėmis ir miesto ar rajono šilumos tiekimo schema, nurodant š altinius, magistralinės,kvartalo ir namo vidaus inžinerines sistemas, nurodant tinklų savininkų balanso nuosavybės ribas. Kiekvienos sekcijos šilumos tinklų vamzdynų hidraulinis skaičiavimas iki aukščiau pateiktos schemos atliekamas atskirai.

Šis skaičiavimo metodas taikomas ne tik šilumos tinklams, bet ir visiems vamzdynams, kuriais transportuojamos skystos terpės, įskaitant dujų kondensatą ir kitas chemines skystas terpes. Dujotiekio šilumos tiekimo sistemose turi būti atlikti pakeitimai, atsižvelgiant į kinematinę klampą ir nešiklio tankį. Taip yra dėl to, kad šios charakteristikos turi įtakos specifiniams slėgio nuostoliams vamzdžiuose, o srauto greitis yra susijęs su tranzitinės terpės tankiu.

Vandens šildymo tinklo hidraulinio skaičiavimo parametrai

Šilumos sąnaudos Q ir aušinimo skysčio G kiekis sklypams yra nurodyti maksimalių žiemos ir vasaros sezonų valandinio šilumos suvartojimo rodiklių lentelėje ir atitinka įskaičiuotų ketvirčių šilumos suvartojimo sumą. schema.

Šilumos tinklo hidraulinio skaičiavimo pavyzdys pateiktas žemiau.

Kadangi skaičiavimai priklauso nuo daugelio rodiklių, jie atliekami naudojant daugybę lentelių, diagramų, grafikų, nomogramų, galutinė šilumos suvartojimo Q reikšmė vidaus šildymo sistemoms gaunama interpoliacijos būdu.

Šilumos tinkle cirkuliuojančio skysčio kiekis m3/val., skaičiuojant šilumos tinklo hidraulinį režimą, nustatomas pagal formulę:

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

• G – operatoriaus suvartojimas, m3 per valandą;
• D – vamzdyno skersmuo, mm;
• V – srauto greitis, m/s.

Tiesijiniai slėgio kritimai atliekant šilumos tinklų hidraulinį skaičiavimą paimti iš specialių lentelių. Montuojant šildymo sistemas jose įrengiama dešimtys ir šimtai pagalbinių elementų: vožtuvai, jungiamosios detalės, orlaidės, vingiai ir kiti, sukuriantys atsparumą tranzitinei terpei.

Slėgio kritimo vamzdynuose priežastys taip pat gali būti vamzdžių medžiagų vidinė būklė ir druskos nuosėdų buvimas ant jų. Techniniuose skaičiavimuose naudotos koeficientų reikšmės pateiktos lentelėse.

Standartinė metodika ir proceso žingsniai

Pagal šilumos tinklų hidraulinio skaičiavimo metodą jis atliekamas dviem etapais:

1. Šilumos tinklų schemos, ant kurių ruožai sunumeruoti, statyba, pirmiausia centrinio magistralės zonoje - ilgesnė ir apkrovos požiūriu talpesnė tinklo linija nuo prijungimo taško iki daugiau nuotolinio vartojimo galimybė.
2. Kiekvieno vamzdžio sekcijos slėgio nuostolių apskaičiavimas, schema. Tai atliekama naudojant lenteles ir nomogramas, kurios nurodytos pagal valstybinių normų ir standartų reikalavimus.

Pirmiausia, pagrindinės magistralės skaičiavimai atliekami pagal sąnaudas, nustatytas pagal schemą. Tuo pačiu metu naudojami konkrečių slėgio nuostolių tinkluose etaloniniai duomenys.

Be to, apskaičiavę vamzdžių skersmenis, jie apskaičiuoja:

1. Kompensatorių skaičius pagal schemą.
2. Faktiškai sumontuotų elementų pasipriešinimasšilumos tinklai.

Galvos praradimas apskaičiuojamas pagal formules ir nomogramas. Tada, turint šiuos duomenis visame tinkle, atskirų ruožų hidromechaninis režimas apskaičiuojamas nuo srauto padalijimo vietos iki galutinio vartotojo.

Skaičiavimai yra susieti su atšakų vamzdžių skersmenų pasirinkimu. Neatitikimas yra ne didesnis kaip 10%. Perteklinis slėgis šildymo sistemoje gesinamas lifto mazguose, droselio antgaliuose arba automatiniuose reguliatoriuose namo valdymo taškuose.

Turėdami galimą pagrindinės šildymo sistemos ir atšakų slėgį, pirmiausia nustatykite apytikslę savitąją varžą Rm, Pa/m.

Skaičiavimams naudojamos lentelės, šilumos tinklų vamzdynų hidraulinio skaičiavimo nomogramos ir kita informacinė literatūra, privaloma visiems etapams, ją nesunku rasti internete ir specialioje literatūroje.

Karšto vandens transportas

Skaičiavimo schemos algoritmas yra nustatytas norminiais ir techniniais dokumentais, valstybiniais ir sanitariniais standartais ir atliekamas griežtai laikantis nustatytos tvarkos.

Straipsnyje pateikiamas šildymo sistemos hidraulinio skaičiavimo skaičiavimo pavyzdys. Procedūra atliekama tokia seka:

1. Patvirtintoje miesto ir rajono šilumos tiekimo schemoje skaičiavimo mazginiai taškai, šilumos š altinis, inžinerinių sistemų trasa pažymėti visų atšakų, prijungtų vartojimo objektų nuoroda.
2. Išsiaiškinkite vartotojų tinklų balanso nuosavybės ribas.
3. Priskirkite sklypui numerius pagal schemą, pradedant numeruotinuo š altinio iki galutinio vartotojo.

Nr. dvi šakos.

Diagramoje nurodyti visi magistralinio šilumos tinklo hidraulinio skaičiavimo parametrai iš centrinio šilumos punkto:

• Q – GJ/val.;
• G m3 per valandą;
• D – mm;
• V – m/s;
• L – sekcijos ilgis, m.

Skersmens skaičiavimas nustatomas pagal formulę.

Garinio šildymo tinklai

Šis šildymo tinklas skirtas šilumos tiekimo sistemai, naudojanti šilumnešį garo pavidalu.

Šios schemos skirtumus nuo ankstesnės lemia temperatūros indikatoriai ir terpės slėgis. Struktūriškai šie tinklai yra trumpesni, dideliuose miestuose jie paprastai apima tik pagrindinius, tai yra nuo š altinio iki centrinio šilumos punkto. Jie nenaudojami kaip tinklai rajono ir namų viduje, išskyrus mažas pramonės vietas.

Sujungimo schema atliekama ta pačia tvarka, kaip ir naudojant vandens aušinimo skystį. Skiltyse nurodyti visi tinklo parametrai kiekvienai atšakai, duomenys paimti iš ribinio valandinio šilumos suvartojimo suvestinės lentelės, su laipsniškai sumuojant suvartojimo rodiklius nuo galutinio vartotojo iki š altinio.

Geometriniai matmenysvamzdynai įrengiami remiantis hidraulinio skaičiavimo, atliekamo pagal valstybines normas ir taisykles, o ypač SNiP, rezultatais. Nustatomoji vertė yra dujų kondensato terpės slėgio nuostoliai nuo šilumos tiekimo š altinio vartotojui. Esant didesniam slėgio nuostoliui ir mažesniam atstumui tarp jų, judėjimo greitis bus didelis, o garo vamzdyno skersmuo turės būti mažesnis. Skersmens pasirinkimas atliekamas pagal specialias lenteles, atsižvelgiant į aušinimo skysčio parametrus. Po to duomenys įvedami į suvestinės lenteles.

Šilumnešis kondensato tinklui

Tokio šilumos tinklo skaičiavimas labai skiriasi nuo ankstesnių, nes kondensatas vienu metu yra dviejų būsenų - garuose ir vandenyje. Šis santykis kinta judant link vartotojo, t.y. garai tampa vis drėgnesni ir ilgainiui visiškai virsta skysčiu. Todėl kiekvienos iš šių laikmenų vamzdžių skaičiavimai skiriasi ir į juos jau atsižvelgiama pagal kitus standartus, ypač SNiP 2.04.02-84.

Kondensato vamzdynų skaičiavimo procedūra:

1. Lentelėse nustatytas vidinis ekvivalentinis vamzdžių šiurkštumas.
2. Slėgio nuostolių rodikliai vamzdžiuose tinklo atkarpoje, nuo aušinimo skysčio išleidimo angos nuo šilumos tiekimo siurblių iki vartotojo, priimami pagal SNiP 2.04.02-84.
3. Skaičiuojant šiuos tinklus atsižvelgiama ne į šilumos suvartojimą Q, o tik į garo suvartojimą.

Šio tipo tinklo projektavimo ypatybės daro didelę įtaką matavimų kokybei, nes šiam tikslui skirti vamzdynaiaušinimo skysčių tipai gaminami iš juodo plieno, tinklo sekcijos po tinklo siurblių dėl oro nuotėkio greitai korozuojasi nuo deguonies pertekliaus, po to susidaro nekokybiškas kondensatas su geležies oksidais, sukeliantis metalo koroziją. Todėl šioje atkarpoje rekomenduojama įrengti nerūdijančio plieno vamzdynus. Nors galutinis pasirinkimas bus atliktas atlikus šilumos tinklų galimybių studiją.

Dizaino programos

Energijos nuostolius dėl vožtuvų, jungiamųjų detalių ir posūkių sukelia vietiniai srauto sutrikimai. Energijos nuostoliai atsiranda baigtinėje ir nebūtinai trumpoje dujotiekio atkarpoje, tačiau atliekant hidraulinius skaičiavimus, daroma prielaida, kad įrenginio vietoje atsižvelgiama į visą šių nuostolių tūrį. Vamzdynų sistemose su gana ilgais vamzdžiais dažnai atsirandantys nuostoliai bus nereikšmingi, palyginti su bendru slėgio nuostoliu vamzdyje.

Vamzdžių nuostoliai matuojami naudojant tikrus eksperimentinius duomenis, o tada analizuojami, siekiant nustatyti vietinį nuostolių koeficientą, kuris gali būti naudojamas apskaičiuojant montavimo nuostolius, nes jis kinta priklausomai nuo skysčio srauto per šį įrenginį.

Pipe Flow programinė įranga leidžia lengvai nustatyti montavimo nuostolius ir kitus nuostolius atliekant slėgio perkryčio skaičiavimus, nes jie yra iš anksto įkelti su vožtuvų duomenų baze, kurioje yra daug standartinių vožtuvų irįvairių dydžių furnitūra. Siurblys dažnai naudojamas vamzdynų sistemoje, siekiant padidinti slėgį, kad būtų išvengta trinties ir kitų atsparumo nuostolių.

Siurblio veikimą lemia kreivė. Siurblio sukuriamas aukštis kinta priklausomai nuo srauto greičio, todėl siurblio veikimo kreivėje ne visada lengva rasti darbo tašką.

Jei naudojate Pipe Flow Expert hidraulinio skaičiavimo programą, gana lengva rasti tikslų veikimo tašką siurblio kreivėje, užtikrinant, kad srautai ir slėgiai būtų subalansuoti visoje sistemoje, kad būtų galima priimti tikslų projektavimo sprendimą. vamzdynai.

Skaičiavimas internetu atliekamas siekiant parinkti optimalų skersmenį, užtikrinantį geriausius eksploatacinius parametrus, mažus slėgio nuostolius ir didelius terpės judėjimo greičius, kurie užtikrins gerus techninius ir ekonominius šilumos tinklų rodiklius apskritai.

Tai sumažina pastangas ir užtikrina didesnį tikslumą. Jame yra visos reikalingos nuorodų lentelės ir nomogramos. Taigi nuostoliai vienam vamzdžių metrui yra 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm vandens stulpelio), o tai priklauso nuo vamzdžių medžiagos. Vandens greitis sistemoje priklauso nuo sumontuotų vamzdžių skersmens ir parenkamas tam tikrame diapazone. Didžiausias vandens greitis šilumos tinklams yra 1,5 m/s. Skaičiuojant siūlomos ribinės vandens greičio vertės vamzdynuose, kurių vidinis skersmuo:

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. Kiti skersmenys ne didesni kaip 1,5 m/s.
6. Gaisrų gesinimo sistemų vamzdynams leidžiamas vidutinis greitis iki 5,0 m/s.

Instrumentinė geoinformacinė sistema

GIS Zulu - geoinformacinė programa šilumos tinklų hidrauliniam skaičiavimui. Įmonė specializuojasi GIS taikomųjų programų, kurioms reikalingas 3D geoduomenų vizualizavimas vektorinėse ir rastrinėse versijose, topologinis tyrimas ir jų ryšys su semantinėmis duomenų bazėmis. „Zulu“leidžia kurti skirtingus planus ir darbo eigas, įskaitant šilumos ir garo tinklus naudojant topologiją, gali dirbti su rastrais ir gauti duomenis iš skirtingų duomenų bazių, pvz., BDE arba ADO.

Skaičiavimai atliekami glaudžiai integruojantis su geoinformacine sistema, jie atliekami išplėstinio modulio versijoje. Tinklas yra elementarus ir vaizdingai įvedamas į GIS pele arba pagal nurodytas koordinates. Po to iš karto sukuriama skaičiavimo schema. Po to nustatomi grandinių parametrai, patvirtinama proceso pradžia. Skaičiavimai taikomi aklavietės ir žiedinio šildymo sistemoms, įskaitant tinklo siurbimo įrenginius ir droselio įtaisus, maitinamus iš vieno ar kelių š altinių. Šildymo skaičiavimas gali būti atliktas atsižvelgiant į nuotėkį iš skirstomųjų tinklų ir šilumos nuostolius šildymo vamzdžiuose.

Norėdami kompiuteryje įdiegti specialią programą, atsisiųskite iš interneto per torrent "Šilumos tinklų hidraulinis skaičiavimas 3.5.2".

Apibrėžimo žingsnių struktūra:

1. Komutacijos apibrėžimas.
2. Šilumos tinklo hidromechaninio skaičiavimo tikrinimas.
3. Pagrindinių ir vidinių vamzdžių terminis-hidraulinis skaičiavimas.
4. Šilumos tinklų įrangos projektinis pasirinkimas.
5. Pjezometrinio grafiko apskaičiavimas.

Microsoft Excel kūrėjo įrankis

„Microsoft Excel“, skirta hidrauliniams skaičiavimams šiluminiuose tinkluose, yra vartotojams prieinamiausia priemonė. Jo išsami skaičiuoklių rengyklė gali išspręsti daugybę skaičiavimo problemų. Tačiau atliekant šilumos sistemų skaičiavimus turi būti laikomasi specialių reikalavimų. Tai gali būti išvardyti:

• rasti ankstesnę dalį terpės kryptimi;
• vamzdžio skersmens apskaičiavimas pagal šį sąlyginį rodiklį ir atvirkštinis skaičiavimas;
• pataisos koeficiento nustatymas konkretaus slėgio nuostolio dydžiui pagal duomenis ir lygiavertį vamzdžio medžiagos šiurkštumą;
• terpės tankio apskaičiavimas pagal jos temperatūrą.

Žinoma, Microsoft Excel naudojimas hidrauliniams skaičiavimams šilumos tinkluose neleidžia visiškai supaprastinti skaičiavimų eigos, o tai iš pradžių sukuria gana dideles darbo sąnaudas.

Programinė įranga, skirta hidromechaniniam tinklų skaičiavimui arba paketui GRTS – kompiuterinė programa, atliekanti daugiavamzdžių tinklų hidromechaninius skaičiavimus, įskaitant aklavietės konfigūraciją. GRTS platformoje yra formulių kalbos funkcionalumas, kuris leidžianustatyti reikiamas skaičiavimo charakteristikas ir parinkti jų nustatymo tikslumo formules. Dėl šios funkcijos naudojimo skaičiuotuvas turi galimybę savarankiškai rasti skaičiavimo technologiją ir nustatyti reikiamą sudėtingumą.

Yra dvi GRTS programos versijos: 1.0 ir 1.1. Pabaigoje vartotojas gaus šiuos rezultatus:

• skaičiavimas, kuriame kruopščiai aprašyta skaičiavimo metodika;
• ataskaita lentelės forma;
• kompiuterinių duomenų bazių perkėlimas į Microsoft Excel;
• pjezometrinis grafikas;
• šilumnešio temperatūros grafikas.

GRTS 1.1 programa laikoma moderniausia modifikacija ir palaiko naujausius standartus:

1. Vamzdžių skersmenų apskaičiavimas pagal nurodytą slėgį terminės diagramos galiniuose taškuose.
2. Pagalbos platforma atnaujinta. Komanda "?" monitoriaus ekrane atidaro programos pagalbos sritį.

Šilumos tinklų hidraulinis skaičiavimas

Skaičiavimo pavyzdys pateiktas žemiau.

Vamzdynų sistemos projektavimui reikalingi minimalūs pagrindiniai parametrai:

1. Skysčio charakteristikos ir fizinės savybės.
2. Reikalingas gabenamos tranzitinės terpės masės srautas (arba tūris).
3. Slėgis, temperatūra pradiniame taške.
4. Slėgis, temperatūra ir aukštis galutiniame taške.
5. Atstumas tarp dviejų taškų ir lygiavertis sumontuotų vožtuvų ir jungiamųjų detalių ilgis (slėgio nuostoliai).

Šie pagrindiniai parametrai yra būtini projektuojant vamzdynų sistemą. Darant prielaidą, kad srautas yra pastovus, yra keletas lygčių, pagrįstų bendrąja energijos lygtimi, kurios gali būti naudojamos projektuojant vamzdynų sistemą.

Kintamieji, susiję su skysčio, garų ar dvifazio kondensato srautu, turi įtakos skaičiavimo rezultatui. Tai lemia konkrečiam skysčiui taikytinų lygčių išvedimą ir plėtojimą. Nors vamzdynų sistemos ir jų dizainas gali tapti sudėtingi, daugumą projektavimo problemų, su kuriomis susiduria inžinierius, galima išspręsti naudojant standartines Bernulio srauto lygtis.

Pagrindinė lygtis, sukurta stacionariam skysčio srautui vaizduoti, yra Bernulio lygtis, kurioje daroma prielaida, kad visa mechaninė energija išsaugoma pastoviam, nesuspaudžiamam, netvirtai izoterminiam srautui be šilumos perdavimo. Šios ribojančios sąlygos iš tiesų gali būti būdingos daugeliui fizinių sistemų.

Su vožtuvais ir jungiamosiomis detalėmis susijusius slėgio nuostolius taip pat galima apskaičiuoti atsižvelgiant į vienodus kiekvieno vožtuvo ir jungiamosios detalės vamzdžių sekcijų "ilgius". Kitaip tariant, apskaičiuotas slėgio nuostolis, atsirandantis dėl skysčio, praeinančio per vožtuvą, išreiškiamas kaip papildomas vamzdžio ilgis, kuris pridedamas prie tikrojo vamzdžio ilgio skaičiuojant slėgio kritimą.

Visi lygiaverčiai ilgiai, kuriuos sukelia segmento vožtuvai ir jungiamosios detalėsvamzdžiai bus sudėti, kad būtų apskaičiuotas slėgio kritimas apskaičiuotame vamzdžio segmente.

Apibendrinant galima teigti, kad šilumos tinklo hidraulinio skaičiavimo galutiniame taške tikslas yra teisingas šilumos apkrovų paskirstymas tarp šilumos sistemų abonentų. Čia galioja paprastas principas: kiekvienas radiatorius – pagal poreikį, tai yra didesnis radiatorius, kuris skirtas didesniam patalpų šildymui, turėtų gauti didesnį aušinimo skysčio srautą. Teisingai atliktas tinklo skaičiavimas gali užtikrinti šį principą.