- •18. Присоединение систем гвс в Открытхе тепловых сетях
- •19. Схемы связанного и несвязанного регулирования тепловой нагрузки на абонентских вводах открытых с.О.
- •20. Ззадачи и порядок гидравлического расчета
- •21. Основные уравнения используемые при гидравлическом расчете
- •22. Пьезометрический график
- •23. Выбор схемы присоединения тепловых пунктов по пьзометрическому графику.
- •24. Регулирование давления в тепловых сетях
- •25. Регулирование подпитки тепловой сети по давлениюв нейтральной точке.
- •26. Центральное регулирование систем теплоснабжения
- •27. Расчетная зависимость и температурный график центрального качественного регулирования с.О.
- •Температурный график отопительной нагрузкипри центральном качественном регулировании.
21. Основные уравнения используемые при гидравлическом расчете
В гидравлическом расчете используется понятие полного напора:
, где Z – геометрическая высота; - высота, соответствующая скоростному напору; - пьезометрическая высота (напор).
Скоростной напор потока в гидравлическом расчете обычно не учитывают, т.к. он мал и незначительно изменяется по длине. Обычно принимают полный напор равным сумме геометрической высоты положения оси трубопровода над плоскостью отсчета Z и пьезометрического напора Hn. Под пьезометрическим напором понимается давление в трубопроводе, выраженное в линейных единицах столба той жидкости, которая передается по трубопроводу. Он равен разности между полным напором и геометрической высотой оси трубопровода над плоскостью отсчета.
Располагаемый напор определяет падение давления в сети или разность напоров.
,где ∆Р – падение давления или разность давлений в сети, Па.
Падение давления в трубопроводе может быть представлено как сумма двух слагаемых: линейного падения давления и потерь давления в местных сопротивлениях: , где Rл – удельное линейное падение давления, т.е. падение давления на единицу длины трубопровода за счет сил трения, Па/м.
Исходной зависимостью для определения Rл является уравнение Вейсбаха-Д’Арси: ,
где λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина); d – внутренний диаметр трубопровода, м.
Коэффициент гидравлического трения λ зависит от шероховатости стенки трубы и формы движения жидкости (режима течения).
Абсолютная шероховатость определяется величиной выступов отложений коррозии и накипи труб, и она изменяется от 0,2 до 2÷3 мм. Относительная шероховатость есть отношение абсолютной шероховатости к радиусу трубы.
Эквивалентная относительная шероховатость – это искусственная относительная равномерная шероховатость, коэффициент гидравлического трения которой такой же как и в реальном трубопроводе.
Коэффициент гидравлического трения с учетом эквивалентной шероховатости стальных труб хорошо описывается универсальным уравнением А.Д. Альтшуля: , где kэ – эквивалентная шероховатость.
При kэ=0 уравнение Альтшуля переходит в уравнение Блазиуса: .
При Re→∞ формула Альтшуля переходит в формулу Шифринсона: .
С увеличением числа Рейнольдса значение второго слагаемого в формуле Альтшуля резко снижается, поэтому при больших числах Re расхождение по этим формулам получается незначительным. Принимая допустимое расхождение в коэффициенте гидравлического трения по формулам Альтшуля и Шифринсона равным 3%, получим предельное число Рейнольдса Reпр: .
Если , то λ определяется по формуле Шифринсона, в этом случае имеет место квадратичная зависимость падения давления в трубопроводе от расхода.
Если , то λ определяется по формуле Альтшуля..
Из Reпр можно определить предельную скорость, при которой наступает область квадратичного закона: .
При температуре теплоносителя 70ºС предельная скорость равна wnp=0,46 м/с.
Формулы для расчета линейного падения давления в квадратичной области, диаметра и расхода теплоносителя можно привести к более удобному виду, используемому при расчетах на ПК.
Удельное падение давления при транспортировке жидкости, в частности воды, для которой ρ = const , Па/м = А G2 / d5.25 ;
если kэ =0,0005 м, то А = 13,62 ∙ 10-6 м3,25 кг.
Диаметр трубопровода, м d = А G0.38 / R ,
где А = 117 ∙ 10-3 м0,62 / кг0,19 при kэ =0,0005 м.
Пропускная способность трубопровода, кг/с G = A R d2.625 ,
где A = 269 кг0,5 /м1,625 при kэ =0,0005 м.
Местное падение давления. При наличии на участке трубопровода ряда местных сопротивлений суммарное падение давления во всех местных сопротивлениях определяется по формуле, Па
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений, находящихся на расчетном участке.
Но ∆Рм принято определять не через коэффициенты местных сопротивлений, а через эквивалентную длину местных сопротивлений, которая представляет собой трубопровод диаметра d такой длины, на которой линейное падение давления равно потере давления в местных сопротивлениях. Тогда местное падение давления может быть найдено из равенства
откуда эквивалентная длина местных сопротивлений, м .
Отношение падения давления в местных сопротивлениях трубопровода к линейному падению в этом трубопроводе представляет собой долю местных потерь. Доля местных потерь α равна отношению эквивалентной длины местных сопротивлений к длине трубопровода
.
Суммарное падение давления можно записать , или
Для предварительных расчетов долю местных потерь α принимают приближенно по формуле Шифринсона: ,
где G – расход теплоносителя, кг/с; Z – опытный коэффициент; для воды Z = 0,02 – 0,05.
Коэффициенты местных сопротивлений арматуры, задвижек и клапанов можно определить по формуле: ,
где п – степень сжатия сечения, т.е. отношение сжатого сечения потока к площади поперечного сечения трубопровода.
При открытой задвижке п=1; ξ=0.
При 50% открытии п=0,5; ξ=4,4.
При 10% открытии п=0,1; ξ=235.
При полном закрытии п=0; ξ=∞.
Сопротивления муфтовых, фланцевых и сварных соединений трубопроводов незначительны и учитываются в рекомендуемых значениях абсолютной шероховатости. Для новых труб kэ=0,5 мм.