Задачи и методика гидравлического расчета транзитных трубопроводов и разветвленных водяных тепловых сетей

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети. При проектировании в задачи гидравлического расчета входят:

- определение диаметров трубопроводов;

- определение падения давления (потерь напора) по сети;

- определение давлений (напоров) в различных точках сети;

- увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимого давления и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

Иногда необходимо определение пропускной способности трубопроводов и сети при известных расчетных значениях диаметра и потерях давления.

Результаты гидравлического расчета позволяют:

- определить капиталовложения, расход металла (труб, арматуры, и объем строительно-монтажных работ);

- установить характеристики циркуляционных сетевых и подпиточных насосов, их количество и размещение;

- выяснить условия работы сети систем абонентов, выбрать схему присоединения абонентских установок;

- выбрать средства авторегулирования для сети и абонентских вводов;

- разработать режимы эксплуатации систем теплоснабжения.

Для проведения гидравлического расчета (водяной) тепловой сети должны быть задана схемы и профиль сети по рельефу местности, указаны размещения источников теплоты, потребителей и их расчетные нагрузки и расходы сетевой воды. Гидравлический расчет для определения диаметров труб выполняют по зимним суммарным расчетным расходам теплоносителя.

При дублированных или кольцевых схемах также выполняют проверочный гидравлический расчет на аварийный режим, исходя из условия обеспечения неотключаемых тепловых нагрузок.

Величина эквивалентной шероховатости внутренней поверхности стальных труб теплоснабжения для проектируемых сетей принимают: для водяных теплоносителей К_э=0,0005 м; для паропроводов К_э=0,0002 м; для конденсатопроводов К_э=0,001 м.

Диаметры участков трубопроводов обычно выбирают исходя из непревышения R_л, Па/м.

Удельные потери давления на трение определяются на основе технико-экономических расчётов.

Допускается принимать линейные потери давления в трубопроводе R_л:

- для участков магистральных трубопроводов от источника тепла до самого удаленного потребителя 40-80 Па/м;

- для распределительных тепловых сетей и ответвлений к отдельным зданиям по располагаемому перепаду давления, но не более 295 Па/м. Избыточный перепад давления используется в элеваторах (соплах) или в дроссельных шайбах;

- для паропроводов по располагаемому перепаду давления, но при скорости пара не более указанной:

Диаметр паропровода Ду, мм	Скорость пара, w, м/с
	Для перегретого пара	Для насыщенного пара
до 200 включительно	50	35
свыше 200	80	60

- для напорных конденсаторов до 98 Па/м;

- для сборных конденсатопроводов по располагаемому перепаду давления.

На основании гидравлического расчета устанавливаются величины давлений (напоров) в различных точках сети. Для водных сетей строится пьезометрический график (график давлений или напоров), который позволяет выбрать схему присоединения абонентов, увязать статистический и динамический режимы работы сети, определить напор сетевых и подпиточных насосов. Для паровых сетей из-за малой плотности пара пьезометрический график не строится, профиль прокладки не учитывается.

Расчёт транзитного трубопровода

Коэффициент местных потерь:

где

- коэффициент из справочника;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

l – длина транзитного участка, м;

G – расход теплоносителя, кг/с;

ΔР – суммарная потеря давления, Па.

Удельная линейная потеря давления:

Внутренний диаметр трубопровода:

где

- коэффициент из справочника;

Суммарная потеря давления на участке:

ΔР = R_л ∙ l ∙ (1+α) = R_л ∙ l_пр , где l_пр – приведенная длина трубопровода, м l_пр = l + l_ЭК , где l_ЭК – эквивалентная длина местных сопротивлений (задвижки, вентили, повороты, компенсаторы).

Расчёт разветвлённой сети

Составляют схему тепловой сети с длинами всех участков, расходов теплоносителей, указывают запорную арматуру и местные сопротивления.

Главная магистраль – это направление от источника до самого отдалённого потребителя.

Расход теплоносителя:

- закрытые водяные сети G_под = G_обр;

- открытые сети G_под ≠ G_обр, т.е. расчёт по усреднённому расходу:

, где

G₀, G_B, G_Г – расчётный расход воды на отопление, вентиляцию, ГВС соответственно, кг/с.

Определяют диаметр трубопровода по ГОСТу, находят удельную линейную потерю давления R_л для прямой и обратной при G_под ≠ G_обр.

Суммарные потери давления:

- закрытые сети ΔР_под = ΔР_обр;

- открытые сети при G_под ≠ G_обр, ΔР_под ≠ ΔР_обр.

Зная суммарную потерю давления на участке и давление на оном из его концов находят давление на другом конце участка.

При расчёте сложных ответвлений определяется:

- расчётное направление (с минимальной удельной потерей давления);

- расчётное давление или располагаемые напоры у абонентов при выбранных диаметрах сети.

№38