Hydraulisk beregning af varmenetværk: koncept, definition, beregningsmetode med eksempler, opgaver og design

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

I den hydrauliske beregning af varmenetværk indstilles den samlede strømningshastighed for det varme hovedvand til opvarmning, aircondition, ventilation og varmt vand. På grundlag af en sådan beregning bestemmes de nødvendige parametre for pumpeudstyr, varmevekslere og rørdiametre for hovednettet.

Lidt om teori og problemer

Hovedopgaven for den hydrauliske beregning af varmenetværk er udvælgelsen af rørets geometriske parametre og standardstørrelserne af kontrolelementerne for at give:

• kvalitativ-kvantitativ fordeling af kølevæsken til individuelle varmeenheder;
• termisk-hydraulisk pålidelighed og økonomisk gennemførlighed af et lukket termisk system;
• optimering af investerings- og driftsomkostninger for varmeforsyningsorganisationen.

Den hydrauliske beregning af varmenetværk skaber forudsætningerne for, at varme- og varmtvandsapparater kan nå den nødvendige effekt ved en given temperaturforskel. For eksempel, med et T-diagram på 150-70 ^oS, vil det være lig med 80 ^{oS. Dette opnås ved at skabe det nødvendige vandtryk eller kølevæsketryk ved hvert varmepunkt.}

En sådan forudsætning for driften af det termiske system er implementeret ved kompetent at opsætte netværksudstyret i overensstemmelse med designbetingelserne, installere udstyr baseret på resultaterne af den hydrauliske beregning af termiske netværk.

stadier af netværkshydraulik:

1. Beregning før lancering.
2. Operationel regulering.

Indledende netværkshydraulik i gang:

• gennem beregninger;
• målemetode.

I Den Russiske Føderation er beregningsmetoden fremherskende, den bestemmer alle parametrene for elementerne i varmeforsyningssystemet i et enkelt bosættelsesområde (hus, kvarter, by). Uden dette vil netværket blive afreguleret, og kølevæsken vil ikke blive tilført de øverste etager i etagebyggeri. Derfor begynder begyndelsen på opførelsen af ethvert varmeforsyningsanlæg, selv det mindste, med en hydraulisk beregning af varmenetværk.

Udarbejdelse af et diagram over varmenetværk

Før hydrauliske beregninger udføres et foreløbigt skema af hovedledningen, der angiver længden L i meter og D af tekniske ledninger i mm og de estimerede mængder af netværksvand for skemaets designsektioner. Hovedtab i varmeforsyningsanlæg opdeles i lineære, opstået ifmgnidning af medier mod rørvægge og tab i sektioner forårsaget af lokal strukturel modstand på grund af tilstedeværelsen af T-stykker, bøjninger, kompensatorer, bøjninger og andre enheder.

Eksempel på beregning af hydraulisk beregning af varmenetværk:

1. Først udføres en forstørret beregning for at bestemme den maksimale netværksydelse, der fuldt ud kan forsyne beboerne med varmetjenester.
2. Ved færdiggørelsen etableres de kvalitative og kvantitative indikatorer for hoved- og intra-kvartalsnetværket, herunder sluttryk og temperatur på bæreren ved varmeforbrugernes indløbsknuder, under hensyntagen til varmetab.
3. Udfør en hydraulisk testberegning af varmesystemet og varmtvandsforsyningen.
4. De fastlægger de faktiske omkostninger i sektionerne af ordningen og ved input til boligfaciliteter, mængden af varme modtaget af abonnenter ved beregning af temperaturen på kølevæsken i forsyningsvandsrørledningen til varmesystemer og det tilgængelige tryk i udløbsmanifolden, begrundelsen for hydrotermiske regimer, den forudsagte temperatur inde i boliger.
5. Bestem den ønskede udgangsvarmetilførselstemperatur.
6. Indstil den maksimale størrelse T for opvarmet vand ved udgangen af kedelrummet eller anden varmekilde, opnået på basis af den hydrauliske beregning af varmenettet. Det skal sikre indendørs hygiejnestandarder.

Anvendelse af den normative metode

Hydraulikken af netværk udføres på grundlag af tabeller over maksimale time-varmebelastninger og en varmeforsyningsordning for en by eller et distrikt, der angiver kilder, placering af hoved-,interne og interne tekniske systemer, med angivelse af grænserne for balancens ejerskab for ejerne af netværk. Hydraulisk beregning af rørledninger af varmenetværk i hver sektion op til ovenstående skema udføres separat.

Denne beregningsmetode bruges ikke kun til varmenetværk, men også til alle rørledninger, der transporterer flydende medier, inklusive gaskondensat og andre kemiske flydende medier. For rørledningsvarmeforsyningssystemer skal der foretages ændringer for at tage hensyn til den kinematiske viskositet og bærertæthed. Dette skyldes, at disse egenskaber påvirker det specifikke løftehøjdetab i rør, og strømningshastigheden er relateret til densiteten af transitmediet.

Parametre for den hydrauliske beregning af vandvarmenettet

Varmeforbrug Q og mængden af kølemiddel G for parcellerne er angivet i tabellen over maksimale indikatorer for timevarmeforbrug for vinter- og sommersæsonen separat og svarer til summen af varmeforbrug for de kvartaler, der er inkluderet i plan.

Et eksempel på en hydraulisk beregning af et varmenetværk er præsenteret nedenfor.

Da beregninger afhænger af mange indikatorer, udføres de ved hjælp af adskillige tabeller, diagrammer, grafer, nomogrammer, den endelige værdi af varmeforbruget Q for interne varmesystemer opnås ved interpolation.

Mængden af væske, der cirkulerer i varmenettet m3/time, ved beregning af varmenettets hydrauliske tilstand, bestemmes af formlen:

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

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

Lineære trykfald i den hydrauliske beregning af varmenetværk er taget fra specielle tabeller. Under installationen af varmesystemer er der installeret titusinder og hundredvis af hjælpeelementer i dem: ventiler, fittings, luftventiler, bøjninger og andre, hvilket skaber modstand mod transportmediet.

Årsagerne til trykfaldet i rørledninger kan også omfatte den indre tilstand af rørmaterialerne og tilstedeværelsen af s altaflejringer på dem. Koefficientværdierne brugt i tekniske beregninger er angivet i tabellerne.

Standardmetodik og procestrin

I henhold til metoden til hydraulisk beregning af varmenetværk udføres den i to trin:

1. Opførelse af et varmenetværk, hvor strækninger er nummereret, først i området ved den centrale motorvej - en længere og mere omfangsrig netlinje i forhold til belastning fra tilslutningspunktet til et mere fjernforbrugsfacilitet.
2. Beregning af løftehøjdetab for hver rørsektion, skema. Det udføres ved hjælp af tabeller og nomogrammer, som er angivet af kravene i statslige normer og standarder.

For det første udføres beregningerne for hovedmotorvejen i henhold til de omkostninger, der er fastsat i henhold til ordningen. Samtidig bruges referencedata for specifikke tryktab i netværk.

Yderligere, efter at have beregnet diameteren af rørene, beregner de:

1. Antal kompensatorer i henhold til ordningen.
2. Modstande på faktisk installerede elementervarmenetværk.

Hovedtab beregnes ved hjælp af formler og nomogrammer. Derefter, med disse data i hele netværket, beregnes det hydromekaniske regime for individuelle sektioner fra stedet for strømningsopdelingen til slutbrugeren.

Beregninger er knyttet til valget af grenrørsdiametre. Afvigelsen er ikke mere end 10 %. Overtryk i varmesystemet slukkes ved elevatorknudepunkter, gasspjælddyser eller autoregulatorer i husets ledelsespunkter.

Med det tilgængelige tryk fra hovedvarmesystemet og grene skal du først indstille den omtrentlige specifikke modstand Rm, Pa/m.

Beregningerne bruger tabeller, nomogrammer til hydraulisk beregning af rørledninger af varmenetværk og anden referencelitteratur, obligatorisk for alle stadier, det er nemt at finde på internettet og speciallitteratur.

Varmtvandstransport

Beregningsskemaalgoritmen er etableret af regulatorisk og teknisk dokumentation, statslige og sanitære standarder og udføres i nøje overensstemmelse med den etablerede procedure.

Artiklen giver et eksempel på beregningen af den hydrauliske beregning af varmesystemet. Proceduren udføres i følgende rækkefølge:

1. På den godkendte varmeforsyningsordning for byen og distriktet er de nodale beregningspunkter, varmekilden, sporingen af tekniske systemer markeret med en indikation af alle grene, forbundne forbrugerobjekter.
2. Tydeliggør grænserne for balancens ejerskab af forbrugernetværk.
3. Tildel numre til plottet i henhold til skemaet, start nummereringenfra kilde til slutbruger.

Nummereringssystemet bør klart adskille typerne af netværk: hovedinter-kvartal, inter-hus fra den termiske brønd til grænserne for balancen, mens stedet er angivet som et segment af netværket, omgivet af to filialer.

Diagrammet angiver alle parametrene for den hydrauliske beregning af hovedvarmenettet fra centralvarmestationen:

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

Diameterberegning er fastsat af formlen.

Dampvarmenetværk

Dette varmenetværk er designet til et varmeforsyningssystem, der bruger en varmebærer i form af damp.

Forskelle mellem dette skema fra det forrige skyldes temperaturindikatorer og mediets tryk. Strukturelt er disse netværk kortere i længden; i store byer inkluderer de norm alt kun de vigtigste, det vil sige fra kilden til centralvarmepunktet. De bruges ikke som netværk inden for distrikter og huse, undtagen til små industrianlæg.

Kredsløbsdiagrammet udføres i samme rækkefølge som med vandkølevæsken. Alle netværksparametre for hver gren er angivet på sektionerne, dataene er taget fra oversigtstabellen over margin alt timeforbrug for varme, med en trin-for-trin summering af forbrugsindikatorer fra slutforbrugeren til kilden.

Geometriske dimensionerrørledninger installeres baseret på resultaterne af en hydraulisk beregning, som udføres i overensstemmelse med statslige normer og regler, og især SNiP. Den bestemmende værdi er tryktabet af gaskondensatmediet fra varmeforsyningskilden til forbrugeren. Med et større tryktab og en mindre afstand mellem dem vil bevægelseshastigheden være stor, og diameteren af damprørledningen skal være mindre. Valget af diameter udføres i henhold til specielle tabeller, baseret på kølevæskens parametre. Derefter indtastes dataene i pivottabeller.

Varmebærer til kondensatnetværk

Beregningen for et sådant varmenetværk adskiller sig væsentligt fra de foregående, da kondensatet er i to tilstande samtidigt - i damp og i vand. Dette forhold ændrer sig, efterhånden som det bevæger sig mod forbrugeren, det vil sige, at dampen bliver mere og mere fugtig og bliver til sidst fuldstændig til en væske. Derfor har beregningerne for rørene i hvert af disse medier forskelle og er allerede taget i betragtning af andre standarder, især SNiP 2.04.02-84.

Procedure til beregning af kondensatrørledninger:

1. Tabellene angiver den indre ækvivalente ruhed af rørene.
2. Indikatorer for tryktab i rør i netafsnittet, fra kølevæskeudløbet fra varmeforsyningspumperne til forbrugeren, accepteres i henhold til SNiP 2.04.02-84.
3. Beregningen af disse netværk tager ikke højde for varmeforbruget Q, men kun dampforbruget.

Designfunktionerne i denne type netværk påvirker kvaliteten af målingerne betydeligt, da rørledninger til dettetyper kølevæske er lavet af sort stål, netværkssektioner efter netværkspumper på grund af luftlækager korroderer hurtigt fra overskydende ilt, hvorefter der dannes kondensat af lav kvalitet med jernoxider, hvilket forårsager metalkorrosion. Derfor anbefales det at installere rustfri stålrørledninger i dette afsnit. Selvom det endelige valg vil blive truffet efter færdiggørelsen af forundersøgelsen af varmenettet.

Designprogrammer

Energitab på grund af ventiler, fittings og bøjninger er forårsaget af lokaliserede flowforstyrrelser. Energitab forekommer i en begrænset og ikke nødvendigvis kort sektion af rørledningen, men for hydrauliske beregninger antages det, at hele volumen af dette tab tages i betragtning ved enhedens placering. For rørsystemer med relativt lange rør er det ofte sådan, at de resulterende tab vil være ubetydelige i forhold til det samlede tryktab i røret.

Slangetab måles ved hjælp af reelle eksperimentelle data og analyseres derefter for at bestemme en lokal tabsfaktor, der kan bruges til at beregne fittingtab, da det varierer med væskestrømningshastigheden gennem denne enhed.

Pipe Flow Software gør det nemt at bestemme fittingtab og andre tab i differenstrykberegninger, fordi de er forudindlæst med en ventildatabase, der indeholder mange standardfaktorer for ventiler ogbeslag i forskellige størrelser. En pumpe bruges ofte inde i et rørsystem for at tilføje ekstra tryk for at overvinde friktionstab og andre modstandstab.

Pumpens ydeevne bestemmes af kurven. Den løftehøjde, der produceres af pumpen, varierer med flowhastigheden, og det er ikke altid let at finde driftspunktet på pumpens ydeevnekurve.

Hvis du bruger det hydrauliske beregningsprogram Pipe Flow Expert, er det ret nemt at finde det nøjagtige driftspunkt på pumpekurven, hvilket sikrer, at flow og tryk er afbalanceret i hele systemet, for at kunne træffe en nøjagtig designbeslutning rørledninger.

Online beregning foretages for at vælge den optimale diameter, der giver de bedste driftsparametre, lavt tryktab og høje mediebevægelseshastigheder, hvilket vil sikre gode tekniske og økonomiske indikatorer for varmenetværk som helhed.

Det minimerer indsatsen og giver højere nøjagtighed. Den indeholder alle de nødvendige referencetabeller og nomogrammer. Således tages tab pr. meter rør i mængden af 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm vandsøjle), hvilket afhænger af rørets materiale. Vandets hastighed i systemet afhænger af diameteren af de installerede rør og vælges i et specifikt område. Den højeste vandhastighed for varmenet er 1,5 m/s. Beregningen foreslår grænseværdierne for vandhastigheden i rørledninger med en indvendig diameter:

1. 15.0mm-0.3m/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. For andre diametre ikke mere end 1,5 m/s.
6. For rørledninger i brandslukningssystemer er mellemhastighed op til 5,0 m/s tilladt.

Instrumentelt geoinformationssystem

GIS Zulu - geoinformationsprogram til hydraulisk beregning af varmenetværk. Virksomheden har specialiseret sig i studiet af GIS-applikationer, der kræver visualisering af 3D geodata i vektor- og rasterversioner, topologisk undersøgelse og deres forhold til semantiske databaser. Zulu giver dig mulighed for at oprette forskellige planer og arbejdsgange, inklusive varme- og dampnetværk ved hjælp af topologi, kan arbejde med rastere og hente data fra forskellige databaser, såsom BDE eller ADO.

Beregningerne udføres i tæt integration med geoinformationssystemet, de udføres i versionen af det udvidede modul. Netværket er elementært og indgår levende i GIS med musen eller i henhold til de givne koordinater. Herefter oprettes straks en beregningsordning. Derefter indstilles kredsløbsparametrene, og processens start bekræftes. Beregningerne anvendes på blindgyde- og ringvarmesystemer, herunder netværkspumpeenheder og droslingsenheder, drevet fra en eller flere kilder. Varmeberegning kan udføres under hensyntagen til lækage fra distributionsnet og varmetab i varmerør.

For at installere et særligt program på en pc, download på internettet via torrent "Hydraulisk beregning af varmenetværk 3.5.2".

Struktur af definitionstrin:

1. Kommutationsdefinition.
2. Kontrol af hydromekanisk beregning af varmenettet.
3. Idriftsættelse af termisk-hydraulisk beregning af hoved- og kvartrør.
4. Designudvalg af udstyr til varmenetværk.
5. Beregning af den piezometriske graf.

Microsoft Excel Developer Tool

Microsoft Excel til hydraulisk beregning i termiske netværk er det mest tilgængelige værktøj for brugere. Dens omfattende regnearkseditor kan løse mange beregningsproblemer. Ved udførelse af beregninger af termiske anlæg skal særlige krav dog opfyldes. Disse kan opføres:

• finde det forrige afsnit i retning af mediet;
• beregning af rørdiameteren i henhold til denne betingede indikator og omvendt beregning;
• indstilling af korrektionsfaktoren for størrelsen af det specifikke tryktab i henhold til dataene og den tilsvarende ruhed af rørmaterialet;
• beregning af massefylden af et medium ud fra dets temperatur.

Selvfølgelig gør brugen af Microsoft Excel til hydraulisk beregning i varmenet det ikke muligt absolut at forenkle beregningsforløbet, hvilket i starten skaber relativt store arbejdsomkostninger.

Software til hydromekanisk beregning af netværk eller pakke GRTS - en computerapplikation, der udfører hydromekaniske beregninger af flerrørsnetværk, inklusive en blindvejskonfiguration. GRTS-platformen indeholder formlers sprogfunktionalitet, hvilket tilladeretablere de nødvendige karakteristika for beregningen og vælg formler for nøjagtigheden af deres bestemmelse. På grund af brugen af denne funktionalitet har lommeregneren mulighed for selvstændigt at finde beregningsteknologien og indstille den nødvendige kompleksitet.

Der er to versioner af GRTS-applikationen: 1.0 og 1.1. I slutningen vil brugeren modtage følgende resultater:

• beregning, som nøje beskriver beregningsmetoden;
• rapport i tabelform;
• overførsel af beregningsdatabaser til Microsoft Excel;
• piezometrisk graf;
• varmebærertemperaturgraf.

GRTS 1.1-applikationen betragtes som den mest moderne modifikation og understøtter de nyeste standarder:

1. Beregning af rørdiametre baseret på givne tryk ved endepunkterne af det termiske diagram.
2. Hjælpeplatformen er opgraderet. Team "?" åbner hjælpeområdet for applikationen på monitorskærmen.

Hydraulisk beregning af varmenetværk

Et eksempel på beregningen er vist nedenfor.

Minimum grundlæggende parametre, der kræves for at designe et rørsystem inkluderer:

1. Væskens egenskaber og fysiske egenskaber.
2. Påkrævet masseflow (eller volumen) af transitmediet, der skal transporteres.
3. Tryk, temperatur ved startpunktet.
4. Tryk, temperatur og højde ved slutpunktet.
5. Afstand mellem to punkter og tilsvarende længde (tryktab) af installerede ventiler og fittings.

Disse grundlæggende parametre er nødvendige for design af rørsystemet. Forudsat konstant flow, er der en række ligninger baseret på den generelle energiligning, som kan bruges til at designe et rørsystem.

Variabler forbundet med væske-, damp- eller tofaset kondensatstrøm påvirker beregningsresultatet. Dette fører til udledning og udvikling af ligninger gældende for en bestemt væske. Selvom rørsystemer og deres design kan blive komplekse, kan langt de fleste designproblemer, som en ingeniør står over for, løses ved hjælp af standard Bernoulli flow-ligninger.

Den grundlæggende ligning, der er udviklet til at repræsentere stationær væskestrøm, er Bernoulli-ligningen, som antager, at den samlede mekaniske energi bevares for en stabil, inkompressibel, usynlig isotermisk strømning uden varmeoverførsel. Disse begrænsende forhold kan faktisk være repræsentative for mange fysiske systemer.

Hovedtab forbundet med ventiler og fittings kan også beregnes ved at tage højde for de ækvivalente "længder" af rørsektioner for hver ventil og fitting. Med andre ord er det beregnede tryktab forårsaget af væsken, der passerer gennem ventilen, udtrykt som en ekstra rørlængde, der lægges til den faktiske rørlængde ved beregning af trykfaldet.

Alle tilsvarende længder forårsaget af ventiler og fittings i segmentetrør vil blive lagt sammen for at beregne trykfaldet for det beregnede rørsegment.

Opsummerende kan vi sige, at målet med den hydrauliske beregning af varmenettet ved slutpunktet er en retfærdig fordeling af varmebelastninger mellem abonnenter af termiske systemer. Her gælder et simpelt princip: hver radiator - efter behov, det vil sige en større radiator, som er designet til at give et større rumfang rumopvarmning, skal modtage et større flow af kølevæske. Korrekt udført netværksberegning kan sikre dette princip.