5 лекция Гидравлический режим ТС

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ

Водяные системы теплоснабжения представляют собой сложные гидравлические системы, в которых работа отдельных звеньев находится во взаимной зависимости. Для правильного управления и регулирования необходимо знать гидравлические характеристики работающего оборудования — циркуляционных насосов и сети.

Гидравлический режим системы определяется точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети.

Рис.1. Гидравлическая характеристика насоса и тепловой сети

На рис. 1 кривая 1 — характеристика насоса; кривая 2— характеристика тепловой сети; точка А — пересечение этих характеристик, определяет гидравлический режим системы; Н— напор, развиваемый насосом, равный потере напора в замкнутой системе; V — объемная подача насоса, равная расходу воды в системе.

Гидравлической характеристикой насоса называется зависимость напора Н или перепада давлений Δр, создаваемого насосом, от объемной подачи насоса V. Характеристики насосов обычно определяются заводами-изготовителями или могут быть построены по данным испытания.

При постоянной частоте вращения рабочего колеса рабочий участок характеристики центробежного насоса может быть приближенно описан уравнением

Мощность, Вт, потребляемая насосом при номинальном режиме, определяется по формуле

При номинальном режиме в среднем . Так как потеря напора в тепловых сетях, как правило, подчиняется квадратичному закону, то характеристика тепловой сети представляет собой квадратичную параболу, описываемую уравнением

Как видно из (6.5), сопротивление сети зависит от ее геометрических размеров, абсолютной шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, эквивалентной длины местных сопротивлений и плотности теплоносителя, но не зависит от расхода теплоносителя. Для данного состояния сети ее характеристика может быть построена по одному известному режиму. Для определения сопротивления s достаточно знать для одного какого-нибудь режима расход воды и соответствующее этому расходу падение давления Δр.

Часто на станции работает совместно несколько насосов. Для определения режима их совместной работы необходимо построить суммарную характеристику. Порядок суммирования характеристик насосов зависит от способа их включения. Если насосы включены параллельно, то суммарная характеристика строится посредством сложения расходов (подач) при одних и тех же напорах.

Рис. 2. Построение суммарной характеристики насосов

а — параллельно включенных, б — последовательно включенных

Суммарная характеристика группы m параллельно включенных насосов, имеющих одинаковые характеристики, описывается приближенным уравнением

Построение суммарной характеристики последовательно включенных насосов проводится путем сложения напоров при одних и тех же расходах.

Суммарная характеристика группы последовательно включенных насосов, имеющих одинаковые характеристики, описывается приближенным уравнением

Степень изменения подачи при параллельном включении насосов зависит от вида характеристики сети. Чем более пологий вид имеет характеристика сети, тем эффективнее параллельное включение насосов. Чем круче характеристика сети, тем меньший эффект дает параллельное включение.

При проектировании насосных установок, состоящих из нескольких параллельно работающих насосов, следует выбирать все насосы с одинаковыми характеристиками, а расчетную подачу каждого из них принимать равной суммарному расходу воды, деленному на число работающих насосов, не считая резервных. Подача насосов при последовательном включении также зависит от вида характеристики сети. Чем круче характеристика сети, тем эффективнее последовательное включение.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМ

Одно из важных условий нормальной работы систем теплоснабжения заключается в обеспечении в тепловой сети перед групповыми или местными тепловыми пунктами (ГТП или МТП) располагаемых напоров, достаточных для подачи в абонентские установки расходов воды, соответствующих их тепловой нагрузке.

Задача расчета гидравлического режима сети заключается в определении расходов сетевой воды у абонентов и на отдельных участках сети, а также давлений (напоров) и располагаемых перепадов давлений (напоров) в узловых точках сети, на групповых и местных тепловых пунктах (абонентских вводах) при заданном режиме работы сети.

Заданными обычно являются схема тепловой сети, сопротивления s всех ее участков, давления (напоры) на подающем и обратном коллекторах ТЭЦ или располагаемый перепад давлений (напоров) на коллекторах ТЭЦ и давление (напор) в нейтральной точке сети. При наличии на абонентских вводах авторегуляторов известны также расходы сетевой воды у абонентов, поскольку эти расходы поддерживаются с помощью авторегуляторов на заданном уровне. В этом случае по известным расходам сетевой воды у абонентов находят расходы воды на всех участках тепловой сети, а затем потери давления (напора) на всех участках сети и строят пьезометрический график, по которому определяют давления (напоры) в узловых точках тепловой сети и на абонентских вводах.

При отсутствии в ГТП или на МТП авторегуляторов расход сетевой воды у абонентов заранее неизвестен и определение их является одной из основных задач расчета гидравлического режима тепловой сети. Для решения этой задачи необходимо знать кроме сопротивлений всех участков тепловой сети также и сопротивления всех МТП и абонентских установок. Рассмотрим метод расчета расхода воды у абонентов тепловой сети при отсутствии авторегуляторов на абонентских вводах.

Рнс. 3. Схема тепловой сети

а — однолинейное изображение; б — двухлинейное изображение

Участки магистрали нумеруются римскими цифрами, а ответвления к абонентам и абоненты — арабскими.

Суммарный расход воды в сети обозначим буквой V без индекса. Расход воды через абонентскую систему — буквой V с индексом, равным номеру абонента. Например, V_m— расход воды через абонентскую систему m.

Относительный расход воды через абонентскую систему, т.е. отношение расхода через абонентскую систему к суммарному расходу воды в сети, обозначим V с индексом. Например, относительный расход воды у абонента

Расход воды у абонента 1 может быть найден из уравнения

.

Следовательно

Найдем расход воды через абонентскую установку 2, для которой справедливо следующее уравнение:

Аналогично находят относительный расход воды через абонентскую установку 3:

Если к тепловой сети присоединено n абонентов, то относительный расход воды через систему любого абонента m

По данной формуле можно найти расход воды через любую абонентскую систему, если известны суммарный расход воды и сопротивления участков сети. Из (6.20) следует, что относительный расход воды через абонентскую систему зависит только от сопротивления сети и абонентских установок и не зависит от абсолютного расхода воды в сети.