Soojusvõrkude hüdrauliline arvutus: kontseptsioon, määratlus, arvutusmeetod koos näidete, ülesannete ja kujundusega

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Soojusvõrkude hüdraulilises arvutuses määratakse kütte, kliimaseadme, ventilatsiooni ja sooja vee peamise sooja vee koguvooluhulk. Sellise arvutuse alusel määratakse pumpamisseadmete, soojusvahetite ja põhivõrgu torude läbimõõdud vajalikud parameetrid.

Natuke teooriast ja probleemidest

Soojusvõrkude hüdraulilise arvutuse põhiülesanne on toru geomeetriliste parameetrite ja juhtelementide standardsuuruste valimine, et tagada:

• jahutusvedeliku kvalitatiivne-kvantitatiivne jaotus üksikutele kütteseadmetele;
• suletud soojussüsteemi termohüdrauliline töökindlus ja majanduslik otstarbekus;
• soojusvarustusorganisatsiooni investeeringute ja tegevuskulude optimeerimine.

Soojusvõrkude hüdrauliline arvutus loob eeldused kütte- ja soojaveeseadmete saavutamiseks etteantud temperatuuride erinevuse juures vajaliku võimsuse saavutamiseks. Näiteks kui T-diagramm on 150–70 ^oS, võrdub see 80 ^{oS. See saavutatakse vajaliku veesurve või jahutusvedeliku rõhu loomisega igas küttepunktis.}

Selline soojussüsteemi toimimise eeldus realiseeritakse võrguseadmete asjatundliku seadistamisega vastav alt projekteerimistingimustele, seadmete paigaldamisel soojusvõrkude hüdraulilise arvutuse tulemustest lähtuv alt.

Võrguhüdraulika etapid:

1. Käivitamiseelne arvutus.
2. Tegevusregulatsioon.

Esialgne võrgu hüdraulika on pooleli:

• arvutuste kaudu;
• mõõtmismeetod.

Vene Föderatsioonis on arvutusmeetod valdav, see määrab kõik soojusvarustussüsteemi elementide parameetrid ühes asustuspiirkonnas (maja, kvartal, linn). Ilma selleta võrk vabastatakse ja jahutusvedelikku ei tarnita mitmekorruseliste majade ülemistele korrustele. Seetõttu algab iga soojusvarustusrajatise, isegi kõige väiksema, ehituse algus soojusvõrkude hüdraulilise arvutusega.

Soojusvõrkude skeemi koostamine

Enne hüdraulilisi arvutusi tehakse magistraalliini esialgne skeem, näidates ära insenertorustiku pikkuse L meetrites ja D mm-tes ning hinnangulised võrguvee kogused skeemi projekteerimisosade jaoks. Peakaod soojusvarustussüsteemides jagunevad lineaarseteks, mis tekivad seoseskandja hõõrdumine vastu toruseinu ja kaod sektsioonides, mis on põhjustatud lokaalsetest konstruktsioonitakistustest, mis on tingitud tee-, painde-, kompensaatorite, painde ja muude seadmete olemasolust.

Soojusvõrkude hüdraulilise arvutuse arvutuse näide:

1. Esm alt tehakse suurendatud arvutus, et määrata kindlaks maksimaalne võrgu jõudlus, mis suudab elanikele täielikult kütteteenuseid pakkuda.
2. Valmistamisel kehtestatakse põhi- ja kvartalisisese võrkude kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed näitajad, sealhulgas kanduri lõpprõhk ja temperatuur soojustarbijate sisselaskesõlmedes, võttes arvesse soojuskadusid.
3. Sooritage küttesüsteemi ja sooja veevarustuse hüdrauliline testarvutus.
4. Need määravad kindlaks tegelikud kulud skeemi jaotistes ja elamute sisendites, abonentide poolt saadud soojushulga küttesüsteemide toiteveetorustiku jahutusvedeliku temperatuuri ja olemasoleva rõhu arvutamisel. väljalaskekollektoris hüdrotermiliste režiimide põhjendus, eluruumide prognoositav temperatuur.
5. Määrake välja soovitud soojusvarustuse temperatuur.
6. Määrake katlaruumi või muu soojusallika väljalaskeava soojendatava vee maksimaalne suurus T, mis on saadud soojusvõrgu hüdraulilise arvutuse alusel. See peab tagama siseruumide hügieenistandardid.

Normatiivse meetodi rakendamine

Võrgude hüdraulika teostamisel lähtutakse maksimaalsete tunnisoojuskoormuste tabelitest ja linna või linnaosa soojusvarustuse skeemist, kus on näidatud allikad, peatrassi asukoht,kvartalisisesed ja majasisesed insenerisüsteemid, võrkude omanike bilansilise omandi piiride tähistamisega. Iga sektsiooni soojusvõrkude torustike hüdrauliline arvutus kuni ül altoodud skeemini tehakse eraldi.

Seda arvutusmeetodit ei kasutata mitte ainult küttevõrkude, vaid ka kõigi torujuhtmete puhul, mis transpordivad vedelat keskkonda, sealhulgas gaasikondensaati ja muid keemilisi vedelaid aineid. Torujuhtme soojusvarustussüsteemide puhul tuleb teha muudatusi, et võtta arvesse kinemaatilist viskoossust ja kandja tihedust. See on tingitud asjaolust, et need omadused mõjutavad torude spetsiifilist rõhukadu ja voolukiirus on seotud transpordikeskkonna tihedusega.

Veeküttevõrgu hüdraulilise arvutuse parameetrid

Soojusekulu Q ja jahutusvedeliku G kogus kruntide kohta on toodud talve- ja suvehooaja tunnise soojuse tarbimise maksimumnäitajate tabelis eraldi ning vastab soojustarbimise summale kvartalite lõikes. skeem.

Soojusvõrgu hüdraulilise arvutuse näide on toodud allpool.

Kuna arvutused sõltuvad paljudest näitajatest, tehakse neid arvukate tabelite, diagrammide, graafikute, nomogrammide abil, saadakse majasiseste küttesüsteemide soojustarbimise Q lõppväärtus interpolatsiooni teel.

Soojusvõrgus ringleva vedeliku kogus m3/tunnis soojusvõrgu hüdrorežiimi arvutamisel määratakse valemiga:

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

• G – operaatori tarbimine, m3/tund;
• D – torujuhtme läbimõõt, mm;
• V – voolukiirus, m/s.

Soojusvõrkude hüdraulilise arvutuse lineaarsed rõhulangud võetakse spetsiaalsetest tabelitest. Küttesüsteemide paigaldamise käigus paigaldatakse neisse kümneid ja sadu abielemente: ventiilid, liitmikud, õhuavad, käänded ja muud, mis tekitavad takistuse läbisõidukeskkonnale.

Torujuhtmetes rõhulanguse põhjused võivad hõlmata ka torumaterjalide sisemist seisukorda ja soolaladestust nendel. Tehnilistes arvutustes kasutatud koefitsientide väärtused on toodud tabelites.

Standardmetoodika ja protsessietapid

Vastav alt soojusvõrkude hüdraulilise arvutuse meetodile toimub see kahes etapis:

1. Soojusvõrgu skeemi ehitamine, millel lõigud on nummerdatud, esm alt tsentraalse maantee piirkonnas - pikem ja koormuse poolest mahukam võrguliin liitumispunktist enama. kaugtarbimise võimalus.
2. Iga toruosa peakao arvutamine, skeem. See viiakse läbi tabelite ja nomogrammide abil, mis on tähistatud riiklike normide ja standardite nõuetega.

Esm alt tehakse põhimaantee arvutused vastav alt skeemile määratud kuludele. Samal ajal kasutatakse võrkude spetsiifiliste rõhukadude võrdlusandmeid.

Peale selle arvutavad nad torude läbimõõdud välja:

1. Kompensaatorite arv vastav alt skeemile.
2. Takistus tegelikult paigaldatud elementideleküttevõrgud.

Peakaotus arvutatakse valemite ja nomogrammide abil. Seejärel, kui need andmed on kogu võrgu ulatuses, arvutatakse üksikute sektsioonide hüdromehaaniline režiim voolu jagamise kohast kuni lõppkasutajani.

Arvutused on seotud harutoru läbimõõtude valikuga. Erinevus ei ole suurem kui 10%. Liigne rõhk küttesüsteemis kustub liftisõlmedest, gaasihoovastiku otsikutest või automaatregulaatoritest maja juhtpunktides.

Põhiküttesüsteemi ja harude olemasoleva rõhuga määrake esm alt ligikaudne eritakistus Rm, Pa/m.

Arvutustes kasutatakse soojusvõrkude torustike hüdrauliliste arvutuste tabeleid, nomogramme ja muud teatmekirjandust, mis on kohustuslik kõikidele etappidele, mida on lihtne leida Internetist ja erikirjandusest.

Soojavee transport

Arvutusskeemi algoritm on kehtestatud regulatiivse ja tehnilise dokumentatsiooni, riiklike ja sanitaarstandardite alusel ning see viiakse läbi rangelt kehtestatud korras.

Artiklis on näide küttesüsteemi hüdraulilise arvutuse arvutamisest. Protseduur viiakse läbi järgmises järjestuses:

1. Linna ja linnaosa kinnitatud soojusvarustusskeemil on arvestuse sõlmpunktid, soojusallikas, insenerisüsteemide jälg tähistatud kõigi harude, ühendatud tarbeobjektide tähisega.
2. Selgitage tarbijavõrkude bilansilise omandiõiguse piirid.
3. Andke joonisele numbrid vastav alt skeemile, alustades nummerdamistallikast lõppkasutajale.

Nummerdamissüsteem peaks selgelt eraldama võrkude tüübid: peamised kvartalisisesed, majadevahelised soojuskaevust kuni bilansipiirideni, samas kui koht on seatud võrgu segmendiks, mis on ümbritsetud kaks haru.

Diagramm näitab kõiki keskküttejaamast lähtuva põhiküttevõrgu hüdraulilise arvutuse parameetreid:

• Q – GJ/tund;
• G m3/tund;
• D – mm;
• V – m/s;
• L – sektsiooni pikkus, m.

Läbimõõdu arvutamine määratakse valemiga.

Auruküttevõrgud

See küttevõrk on mõeldud soojusvarustussüsteemi jaoks, mis kasutab auru kujul olevat soojuskandjat.

Selle skeemi erinevused eelmisest tulenevad temperatuurinäitajatest ja keskkonna rõhust. Struktuurselt on need võrgud lühema pikkusega, suurtes linnades hõlmavad need tavaliselt ainult peamisi, st allikast keskküttepunktini. Neid ei kasutata linnaosasiseste ja majasiseste võrkudena, välja arvatud väikestes tööstusobjektides.

Ahelskeem tehakse samas järjekorras nagu vesijahutusvedeliku puhul. Sektsioonidele on märgitud kõik võrguparameetrid iga haru kohta, andmed on võetud soojuse piirtarbimise tunnisest koondtabelist koos tarbimisnäitajate järkjärgulise liitmisega lõpptarbijast allikani.

Geomeetrilised mõõtmedtorujuhtmed paigaldatakse hüdraulilise arvutuse tulemuste põhjal, mis viiakse läbi vastav alt riiklikele normidele ja eeskirjadele ning eriti SNiP-le. Määrav väärtus on gaasi kondensaadi keskkonna rõhukadu soojusvarustuse allikast tarbijale. Suurema rõhukao ja väiksema vahemaa korral on liikumiskiirus suur ja aurutoru läbimõõt peab olema väiksem. Läbimõõdu valik toimub spetsiaalsete tabelite järgi, mis põhinevad jahutusvedeliku parameetritel. Pärast seda sisestatakse andmed pivot-tabelitesse.

Soojuskandur kondensaadivõrgu jaoks

Sellise soojusvõrgu arvutus erineb oluliselt eelmistest, kuna kondensaat on samaaegselt kahes olekus - aurus ja vees. See suhe muutub tarbija poole liikudes, st aur muutub üha niiskemaks ja muutub lõpuks täielikult vedelikuks. Seetõttu on iga sellise kandja torude arvutused erinevad ja neid on juba arvesse võetud teistes standardites, eriti SNiP 2.04.02-84.

Kondensaaditorustike arvutamise protseduur:

1. Tabelid määravad torude sisemise ekvivalentkareduse.
2. Rõhukadu indikaatorid torudes võrguosas jahutusvedeliku väljalaskeavast soojuspumpadest tarbijani on aktsepteeritud vastav alt SNiP 2.04.02-84.
3. Nende võrkude arvutamisel ei võeta arvesse soojustarbimist Q, vaid ainult aurukulu.

Seda tüüpi võrgu konstruktsiooniomadused mõjutavad oluliselt mõõtmiste kvaliteeti, kuna selle jaoks mõeldud torujuhtmedjahutusvedeliku tüübid on valmistatud mustast terasest, õhulekete tõttu võrgupumpade järgsed võrgulõigud korrodeeruvad kiiresti liigsest hapnikust, misjärel tekib madala kvaliteediga kondensaat raudoksiididega, mis põhjustab metalli korrosiooni. Seetõttu on selles osas soovitatav paigaldada roostevabast terasest torujuhtmed. Kuigi lõplik valik tehakse pärast soojusvõrgu tasuvusuuringu valmimist.

Disainiprogrammid

Klappide, liitmike ja painde tõttu tekkivad energiakaod on põhjustatud lokaalsetest vooluhäiretest. Energiakadu tekib torujuhtme piiratud ja mitte tingimata lühikeses osas, kuid hüdrauliliste arvutuste puhul eeldatakse, et seadme asukohas võetakse arvesse kogu selle kao maht. Suhteliselt pikkade torudega torusüsteemide puhul on sageli nii, et sellest tulenevad kaod on toru kogu rõhukao suhtes tühised.

Torukadu mõõdetakse tegelike eksperimentaalsete andmetega ja seejärel analüüsitakse, et määrata kindlaks kohalik kadudegur, mida saab kasutada paigalduskao arvutamiseks, kuna see varieerub sõltuv alt vedeliku voolukiirusest läbi selle seadme.

Pipe Flow tarkvara muudab liitmike kadude ja muude kadude määramise diferentsiaalrõhkude arvutustes lihtsaks, kuna need on eellaaditud klapi andmebaasiga, mis sisaldab paljusid standardseid tegureid ventiilide jaerineva suurusega liitmikud. Torusüsteemi sees kasutatakse sageli pumpa lisarõhu lisamiseks, et ületada hõõrde- ja muud takistuskadu.

Pumba jõudluse määrab kõver. Pumba tekitatav tõstekõrgus varieerub sõltuv alt voolukiirusest, tööpunkti leidmine pumba jõudluskõver alt ei ole alati lihtne ülesanne.

Kui kasutate hüdraulilist arvutusprogrammi Pipe Flow Expert, on pumba kõver alt üsna lihtne leida täpne tööpunkt, tagades, et voolud ja rõhud on kogu süsteemis tasakaalus, et teha täpne projekteerimisotsus torujuhtmed.

Võrguarvutus tehakse selleks, et valida optimaalne läbimõõt, mis tagab parimad tööparameetrid, väikese peakadu ja suure kandja liikumiskiiruse, mis tagab soojusvõrkude kui terviku head tehnilised ja majanduslikud näitajad.

See vähendab pingutust ja tagab suurema täpsuse. See sisaldab kõiki vajalikke viitetabeleid ja nomogramme. Seega võetakse kaod torude meetri kohta 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm veesammast), mis sõltub torude materjalist. Vee kiirus süsteemis sõltub paigaldatud torude läbimõõdust ja valitakse kindlas vahemikus. Küttevõrkude suurim veekiirus on 1,5 m/s. Arvutus pakub vee kiiruse piirväärtusi torujuhtmetes siseläbimõõduga:

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. 32,0 mm–1,0 m/s.
5. Muude läbimõõtude puhul mitte rohkem kui 1,5 m/s.
6. Tulekustutussüsteemide torustike puhul on lubatud keskmine kiirus kuni 5,0 m/s.

Instrumendiline geoinfosüsteem

GIS Zulu - geoinfoprogramm soojusvõrkude hüdroarvutuseks. Ettevõte on spetsialiseerunud GIS-rakenduste uurimisele, mis nõuavad 3D-geoandmete visualiseerimist vektor- ja rasterversioonides, topoloogilisele uuringule ja nende seostele semantiliste andmebaasidega. Zulu võimaldab teil luua erinevaid plaane ja töövooge, sealhulgas topoloogiat kasutavaid soojus- ja auruvõrke, töötada rastritega ja hankida andmeid erinevatest andmebaasidest, nagu BDE või ADO.

Arvutused tehakse tihedas integratsioonis geoinfosüsteemiga, need teostatakse laiendatud mooduli versioonis. Võrk on elementaarne ja elav alt sisestatud hiirega või antud koordinaatide järgi GIS-i. Pärast seda koostatakse kohe arvutusskeem. Pärast seda määratakse ahelate parameetrid ja kinnitatakse protsessi algus. Arvutused rakendatakse tupik- ja ringküttesüsteemidele, sealhulgas võrgupumpamisseadmetele ja drosselseadmetele, mis töötavad ühest või mitmest allikast. Küttearvestuse saab teha võttes arvesse lekkeid jaotusvõrkudest ja soojuskadusid küttetorustikus.

Eriprogrammi arvutisse installimiseks laadige Internetist torrenti kaudu alla "Soojusvõrkude hüdrauliline arvutus 3.5.2".

Definitsioonietappide struktuur:

1. Kommutatsiooni definitsioon.
2. Soojusvõrgu hüdromehaanilise arvutuse kontrollimine.
3. Põhi- ja kvartalisisese torustiku termohüdrauliliste arvutuste kasutuselevõtt.
4. Soojusvõrgu seadmete disainivalik.
5. Piezomeetrilise graafiku arvutamine.

Microsoft Exceli arendajatööriist

Microsoft Excel soojusvõrkude hüdrauliliste arvutuste jaoks on kasutajatele kõige juurdepääsetavam tööriist. Selle põhjalik arvutustabeliredaktor suudab lahendada paljusid arvutusprobleeme. Soojussüsteemide arvutuste tegemisel tuleb aga järgida erinõudeid. Neid saab loetleda:

• eelmise jaotise leidmine meediumi suunas;
• toru läbimõõdu arvutamine selle tingimusliku indikaatori järgi ja pöördarvutus;
• parandusteguri määramine konkreetse rõhukao suurusele vastav alt andmetele ja torumaterjali samaväärsele karedusele;
• keskkonna tiheduse arvutamine selle temperatuuri järgi.

Loomulikult ei võimalda Microsoft Exceli kasutamine soojusvõrkude hüdroarvutustes absoluutselt lihtsustada arvutuste käiku, mis tekitab esialgu suhteliselt suuri tööjõukulusid.

Tarkvara võrkude või paketi GRTS hüdromehaaniliseks arvutamiseks – arvutirakendus, mis teostab mitmetoruvõrkude hüdromehaanilisi arvutusi, sealhulgas tupikkonfiguratsiooni. GRTS platvorm sisaldab valemite keelefunktsionaalsust, mis võimaldabkehtestada arvutuse vajalikud omadused ja valida nende määramise täpsuse valemid. Tänu selle funktsiooni kasutamisele on kalkulaatoril võimalus iseseisv alt leida arvutustehnoloogia ja määrata vajalik keerukus.

GRTS-i rakendusel on kaks versiooni: 1.0 ja 1.1. Lõpuks saab kasutaja järgmised tulemused:

• arvutus, mis kirjeldab hoolik alt arvutusmetoodikat;
• aruanne tabeli kujul;
• arvutuslike andmebaaside ülekandmine Microsoft Excelisse;
• piezomeetriline graafik;
• soojuskandja temperatuurigraafik.

Rakendust GRTS 1.1 peetakse kõige kaasaegsemaks modifikatsiooniks ja see toetab uusimaid standardeid:

1. Torude läbimõõtude arvutamine termilise diagrammi lõpp-punktide etteantud rõhkude alusel.
2. Abiplatvorm uuendatud. Meeskond "?" avab monitori ekraanil rakenduse abiala.

Soojusvõrkude hüdrauliline arvutus

Arvutuse näide on toodud allpool.

Torusüsteemi projekteerimiseks nõutavad minimaalsed põhiparameetrid on järgmised:

1. Vedeliku omadused ja füüsikalised omadused.
2. Transporditava transpordivahendi nõutav massivool (või maht).
3. Rõhk, temperatuur alguspunktis.
4. Rõhk, temperatuur ja kõrgus merepinnast lõpp-punktis.
5. Kahe punkti vaheline kaugus ja paigaldatud ventiilide ja liitmike samaväärne pikkus (rõhukadu).

Need põhiparameetrid on vajalikud torustikusüsteemi projekteerimiseks. Kui eeldada ühtlast vooluhulka, saab torusüsteemi projekteerimiseks kasutada mitmeid üldisel energiavõrrandil põhinevaid võrrandeid.

Vedeliku, auru või kahefaasilise kondensaadivooluga seotud muutujad mõjutavad arvutustulemust. See viib konkreetse vedeliku suhtes kohaldatavate võrrandite tuletamiseni ja väljatöötamiseni. Kuigi torustikusüsteemid ja nende disain võivad muutuda keerukaks, saab enamiku inseneride ees seisvatest projekteerimisprobleemidest lahendada standardsete Bernoulli vooluvõrranditega.

Põhivõrrand, mis on välja töötatud statsionaarse vedeliku voolu esindamiseks, on Bernoulli võrrand, mis eeldab, et kogu mehaaniline energia säilib ühtlase, kokkusurumatu, mittevisiidse isotermilise voolu jaoks ilma soojusülekandeta. Need piiravad tingimused võivad tõepoolest esindada paljusid füüsilisi süsteeme.

Klappide ja liitmikega seotud peakadusid saab samuti arvutada, võttes arvesse iga klapi ja liitmiku toruosade samaväärseid "pikkusi". Teisisõnu väljendatakse ventiili läbivast vedelikust põhjustatud arvutuslikku rõhukadu täiendava torupikkusena, mis lisatakse rõhulanguse arvutamisel tegelikule toru pikkusele.

Kõik samaväärsed pikkused, mis on põhjustatud segmendi klappidest ja liitmikesttorud liidetakse kokku, et arvutada arvutatud torusegmendi rõhulang.

Kokkuvõttes võib öelda, et soojusvõrgu hüdraulilise arvutuse eesmärk lõpp-punktis on soojuskoormuse õiglane jaotus soojussüsteemide abonentide vahel. Siin kehtib lihtne põhimõte: iga radiaator - vastav alt vajadusele, see tähendab, et suurem radiaator, mis on ette nähtud suurema ruumi soojendamiseks, peaks saama suurema jahutusvedeliku voolu. Õigesti teostatud võrguarvutus võib selle põhimõtte tagada.