Lämpöverkkojen hydraulinen laskenta: käsite, määritelmä, laskentamenetelmä esimerkeineen, tehtäviä ja suunnittelu

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Lämpöverkkojen hydraulisessa laskennassa asetetaan lämmityksen, ilmastoinnin, ilmanvaihdon ja käyttöveden pääkäyttöveden kokonaisvirtaus. Tällaisen laskelman perusteella määritetään tarvittavat pumppulaitteiden, lämmönvaihtimien ja pääverkon putkien halkaisijat.

Hieman teoriasta ja ongelmista

Lämpöverkkojen hydraulisen laskennan päätehtävä on putken geometristen parametrien ja ohjauselementtien standardikokojen valinta, jotta saadaan:

• jäähdytysnesteen laadullinen ja määrällinen jakautuminen yksittäisiin lämmityslaitteisiin;
• suljetun lämpöjärjestelmän lämpö-hydraulinen luotettavuus ja taloudellinen kannattavuus;
• lämpöorganisaation investointi- ja käyttökustannusten optimointi.

Lämpöverkkojen hydraulinen laskenta luo edellytykset sille, että lämmitys- ja käyttövesilaitteet saavuttavat vaaditun tehon tietyllä lämpötilaerolla. Esimerkiksi, kun T-kaavio on 150-70 ^oS, se on yhtä suuri kuin 80 ^{oS. Tämä saavutetaan luomalla vaadittu vedenpaine tai jäähdytysnesteen paine jokaiseen lämmityspisteeseen.}

Tällainen edellytys lämpöjärjestelmän toiminnalle toteutetaan asettamalla verkkolaitteet osaavasti suunnitteluehtojen mukaisesti, asentamalla laitteet lämpöverkkojen hydraulisen laskennan tulosten perusteella.

Verkkohydrauliikan vaiheet:

1. Julkaisua edeltävä laskelma.
2. Toimintamääräys.

Verkon ensimmäinen hydrauliikka käynnissä:

• laskelmien kautta;
• mittausmenetelmä.

Venäjän federaatiossa laskentamenetelmä on vallitseva, se määrittää kaikki lämmönjakelujärjestelmän elementtien parametrit yhdellä asuinalueella (talo, kortteli, kaupunki). Ilman tätä verkko vapautuu, eikä jäähdytysnestettä toimiteta kerrostalojen ylimpiin kerroksiin. Siksi minkä tahansa lämmönjakelulaitoksen, jopa pienimmän, rakentamisen alku alkaa lämpöverkkojen hydraulisella laskennalla.

Lämpöverkkokaavion laatiminen

Ennen hydraulilaskelmia tehdään alustava päälinjakaavio, jossa ilmoitetaan suunnitteluputkien pituus L metreinä ja D millimetreinä sekä arvioidut verkkovesimäärät kaavion suunnitteluosuuksille. Lämmönjakelujärjestelmien nostohäviöt on jaettu lineaarisiin, jotka syntyvät sen yhteydessäväliaineen hankausta putken seiniä vasten ja paikallisen rakenteellisen vastuksen aiheuttamat häviöt osissa, jotka johtuvat tiistaista, mutkista, kompensaattoreista, mutkista ja muista laitteista.

Esimerkki lämpöverkkojen hydraulilaskennasta:

1. Ensin suoritetaan suurennettu laskelma, jotta voidaan määrittää verkon maksimiteho, jolla asukkaille voidaan tarjota täysimääräisesti lämmityspalvelut.
2. Valmistumisen jälkeen määritetään pää- ja vuosineljänneksen sisäisten verkkojen laadulliset ja kvantitatiiviset indikaattorit, mukaan lukien kantoaineen lopullinen paine ja lämpötila lämmönkuluttajien tulosolmuissa, ottaen huomioon lämpöhäviöt.
3. Suorita koehydraulinen laskenta lämmitysjärjestelmästä ja kuuman veden toimituksesta.
4. Ne määrittävät todelliset kustannukset järjestelmän osissa ja asuintilojen tuloissa, tilaajien vastaanottaman lämmön määrän laskettaessa lämmitysjärjestelmien syöttövesiputken jäähdytysnesteen lämpötilaa ja käytettävissä olevaa painetta poistosarjassa, perustelut hydrotermisille järjestelmille, ennustettu lämpötila asuintiloissa.
5. Määritä haluttu ulostulon tulolämpötila.
6. Aseta lämpöverkon hydraulisen laskelman perusteella saatu lämmitetyn veden maksimikoko T kattilahuoneen tai muun lämmönlähteen ulostulossa. Sen on varmistettava sisätilojen hygieniastandardit.

Normaalimenetelmän soveltaminen

Verkostojen hydrauliikka suoritetaan tuntikohtaisten enimmäislämpökuormien taulukoiden ja kaupungin tai seudun lämmönjakelukaavion perusteella osoittaen lähteet, pääjohdon sijainnin,vuosineljänneksen ja talon sisäiset suunnittelujärjestelmät, verkkojen omistajien taseomistuksen rajat osoittamalla. Jokaisen osan lämpöverkkojen putkistojen hydraulinen laskenta yllä olevaan kaavioon asti suoritetaan erikseen.

Tätä laskentamenetelmää ei käytetä vain lämpöverkkoihin, vaan myös kaikkiin nestemäisiä aineita kuljettaviin putkiin, mukaan lukien kaasukondensaatti ja muut kemialliset nestemäiset aineet. Putkilinjan lämmönsyöttöjärjestelmissä on tehtävä muutoksia kinemaattisen viskositeetin ja kantoaineen tiheyden huomioon ottamiseksi. Tämä johtuu siitä, että nämä ominaisuudet vaikuttavat putkien ominaispainehäviöön ja virtausnopeus on suhteessa siirtoväliaineen tiheyteen.

Vesilämmitysverkon hydraulisen laskennan parametrit

Lämmönkulutus Q ja jäähdytysnesteen G määrä tonteille on ilmoitettu talvi- ja kesäkauden tuntilämpökulutuksen enimmäisindikaattoreiden taulukossa erikseen ja se vastaa lämmönkulutuksen summaa vuosineljänneksittäin. järjestelmä.

Alla on esimerkki lämpöverkon hydraulisesta laskennasta.

Koska laskelmat riippuvat monista indikaattoreista, ne suoritetaan lukuisten taulukoiden, kaavioiden, kaavioiden, nomogrammien avulla, talon sisäisten lämmitysjärjestelmien lämmönkulutuksen Q lopullinen arvo saadaan interpoloimalla.

Lämpöverkossa kiertävän nesteen määrä m3/tunti laskettaessa lämpöverkon hydraulista tilaa määritetään kaavalla:

G=(D2 /4) x V, Missä:

• G - operaattorin kulutus, m3/tunti;
• D – putkilinjan halkaisija, mm;
• V - virtausnopeus, m/s.

Lineaariset painehäviöt lämpöverkkojen hydraulisessa laskennassa on otettu erikoistaulukoista. Lämmitysjärjestelmien asennuksen aikana niihin asennetaan kymmeniä ja satoja apuelementtejä: venttiileitä, liittimiä, tuuletusaukkoja, mutkia ja muita, jotka luovat vastuksen siirtoväliaineelle.

Syynä putkistojen paineen laskuun voi olla myös putkimateriaalien sisäinen tila ja suolakertymien esiintyminen niissä. Teknisissä laskelmissa käytetyt kerroinarvot on esitetty taulukoissa.

Vakiomenetelmä ja prosessivaiheet

Lämpöverkkojen hydraulisen laskennan menetelmän mukaan se suoritetaan kahdessa vaiheessa:

1. Lämpöverkkosuunnitelman rakentaminen, jossa osuudet on numeroitu, ensin keskusv altatien alueella - pidempi ja kuormitukseltaan tilavampi verkkolinja liittymispisteestä enemmän etäkäyttömahdollisuus.
2. Kunkin putkiosan painehäviön laskenta, kaavio. Se suoritetaan käyttämällä taulukoita ja nomogrammeja, jotka on osoitettu v altion normien ja standardien vaatimuksilla.

Ensin laskelmat päätielle tehdään kaavion mukaan asetettujen kustannusten mukaan. Samalla käytetään vertailutietoja verkkojen ominaispainehäviöistä.

Lisäksi laskettuaan putkien halkaisijat he laskevat:

1. Kompensaattoreiden lukumäärä järjestelmän mukaan.
2. Todellisuudessa asennettujen elementtien vastuksetlämpöverkot.

Pään menetys lasketaan kaavoilla ja nomogrammeilla. Sitten kun nämä tiedot ovat koko verkossa, lasketaan yksittäisten osien hydromekaaninen toimintatila virtauksen jakautumispaikasta loppukäyttäjälle.

Laskelmat liittyvät haaraputkien halkaisijoiden valintaan. Ero on enintään 10 %. Lämmitysjärjestelmän ylipaine sammuu hissin solmukohdista, kaasusuuttimista tai talon johtopisteiden automaattisäätimistä.

Aseta päälämmitysjärjestelmän ja haarojen käytettävissä olevalla paineella ensin likimääräinen ominaisvastus Rm, Pa/m.

Laskelmissa käytetään lämpöverkkojen putkistojen hydraulisen laskennan taulukoita, nomogrammeja ja muuta viitekirjallisuutta, joka on pakollinen kaikissa vaiheissa, se on helppo löytää Internetistä ja erikoiskirjallisuudesta.

Lämminvesikuljetus

Laskentakaavion algoritmi on määritetty säännösten ja teknisten asiakirjojen, v altion ja terveysstandardien perusteella, ja se suoritetaan tiukasti vakiintuneen menettelyn mukaisesti.

Artikkelissa on esimerkki lämmitysjärjestelmän hydraulisen laskennan laskemisesta. Toimenpide suoritetaan seuraavassa järjestyksessä:

1. Kaupungin ja seudun hyväksytyssä lämmönjakelusuunnitelmassa laskennan solmupisteet, lämmönlähde, teknisten järjestelmien jäljitys on merkitty merkinnällä kaikista haaroista, liitetyistä kulutuskohteista.
2. Selvennä kuluttajaverkkojen taseomistuksen rajoja.
3. Anna kaavioon numerot kaavion mukaisesti aloittaen numerointilähteestä loppukäyttäjälle.

Numerointijärjestelmän tulee erottaa selkeästi eri verkkotyypit: pääkvartaalien sisäinen, talojen välinen lämpökaivosta taseen rajoihin, kun taas paikka on asetettu verkon osaksi, jota ympäröi kaksi haaraa.

Kaavio näyttää kaikki päälämpöverkon hydraulisen laskennan parametrit keskuslämpökeskuksesta:

• Q - GJ/tunti;
• G m3/tunti;
• D - mm;
• V - m/s;
• L - osan pituus, m.

Halkaisijalaskenta asetetaan kaavalla.

Höyrylämmitysverkot

Tämä lämmitysverkko on suunniteltu lämmönsyöttöjärjestelmään, jossa käytetään höyryn muodossa olevaa lämmönsiirtoa.

Tämän kaavion erot edellisestä johtuvat lämpötila-indikaattoreista ja väliaineen paineesta. Rakenteellisesti nämä verkot ovat pituudeltaan lyhyempiä, suurissa kaupungeissa ne sisältävät yleensä vain tärkeimmät, eli lähteestä keskuslämmityspisteeseen. Niitä ei käytetä piirin ja talon sisäisinä verkkoina, lukuun ottamatta pieniä teollisuusalueita.

Kaaviokaavio suoritetaan samassa järjestyksessä kuin vesijäähdytysnesteen kanssa. Kaikki verkkoparametrit kussakin haarassa on merkitty osioihin, tiedot on otettu lämmön rajatuntikulutuksen yhteenvetotaulukosta, jossa on vaiheittainen summa kulutusindikaattoreista loppukuluttaj alta lähteeseen.

Geometriset mitatputkistot asennetaan hydraulisen laskelman tulosten perusteella, joka suoritetaan v altion normien ja sääntöjen, erityisesti SNiP:n, mukaisesti. Määrittävä arvo on kaasun lauhdeväliaineen painehäviö lämmönlähteestä kuluttajalle. Suuremmalla painehäviöllä ja pienemmällä etäisyydellä niiden välillä liikenopeus on suuri ja höyryputken halkaisijan on oltava pienempi. Halkaisijan valinta suoritetaan erityisten taulukoiden mukaan jäähdytysnesteen parametrien perusteella. Sen jälkeen tiedot syötetään pivot-taulukoihin.

Lämmönsiirtolaite lauhdeverkkoon

Laskelma tällaiselle lämpöverkolle eroaa merkittävästi aikaisemmista, koska lauhde on samanaikaisesti kahdessa tilassa - höyryssä ja vedessä. Tämä suhde muuttuu kulkiessaan kohti kuluttajaa, eli höyrystä tulee yhä kosteampaa ja lopulta kokonaan nesteeksi. Siksi kunkin väliaineen putkien laskelmissa on eroja, ja ne on jo otettu huomioon muissa standardeissa, erityisesti SNiP 2.04.02-84.

Lauhdeputkistojen laskentamenettely:

1. Taulukoissa asetetaan putkien sisäinen vastaava karheus.
2. Painehäviön osoittimet verkkoosuuden putkissa lämmönsyöttöpumppujen jäähdytysnesteen ulostulosta kuluttajalle hyväksytään SNiP 2.04.02-84 mukaisesti.
3. Näiden verkkojen laskennassa ei ole otettu huomioon lämmönkulutusta Q, vaan vain höyryn kulutusta.

Tällaisten verkkojen suunnitteluominaisuudet vaikuttavat merkittävästi mittausten laatuun, koska tätä varten tarvittavat putkistotjäähdytysnestetyypit on valmistettu mustasta teräksestä, verkkopumppujen jälkeiset verkkoosat ilmavuotojen vuoksi syöpyvät nopeasti ylimääräisestä hapesta, minkä jälkeen muodostuu heikkolaatuista rautaoksidien lauhdetta, joka aiheuttaa metallin korroosiota. Siksi on suositeltavaa asentaa ruostumattomasta teräksestä valmistetut putkistot tähän osaan. Vaikka lopullinen valinta tehdään lämpöverkon kannattavuusselvityksen valmistumisen jälkeen.

Suunnitteluohjelmat

Venttiileistä, liittimistä ja mutkista johtuvat energiahäviöt johtuvat paikallisista virtaushäiriöistä. Energiahäviö tapahtuu rajallisessa ja ei välttämättä lyhyessä putkilinjassa, mutta hydraulisissa laskelmissa oletetaan, että koko häviötilavuus otetaan huomioon laitteen sijainnissa. Putkijärjestelmissä, joissa on suhteellisen pitkiä putkia, on usein niin, että tuloksena olevat häviöt ovat mitättömiä suhteessa putken kokonaispainehäviöön.

Putkuhäviö mitataan todellisilla kokeellisilla tiedoilla ja analysoidaan sitten paikallisen häviökertoimen määrittämiseksi, jota voidaan käyttää sovitushäviön laskemiseen, koska se vaihtelee tämän laitteen läpi kulkevan nesteen virtausnopeuden mukaan.

Pipe Flow -ohjelmiston avulla on helppo määrittää sovitushäviöt ja muut häviöt paine-erolaskelmissa, koska niihin on esiladattu venttiilitietokanta, joka sisältää monia vakiotekijöitä venttiileille jaeri kokoisia varusteita. Pumppua käytetään usein putkiston sisällä lisäämään ylimääräistä painetta kitka- ja muiden vastushäviöiden voittamiseksi.

Pumpun suorituskyky määräytyy käyrän mukaan. Pumpun tuottama nostokorkeus vaihtelee virtausnopeuden mukaan, joten toimintapisteen löytäminen pumpun suorituskykykäyrältä ei ole aina helppoa.

Jos käytät Pipe Flow Expert -hydraulilaskentaohjelmaa, on melko helppo löytää tarkka toimintapiste pumppukäyrältä ja varmistaa, että virtaukset ja paineet ovat tasapainossa koko järjestelmässä, jotta voit tehdä tarkan suunnittelupäätöksen. putket.

Verkkolaskelma tehdään optimaalisen halkaisijan valitsemiseksi, joka tarjoaa parhaat toimintaparametrit, alhaisen painehäviön ja suuret väliaineen liikenopeudet, mikä takaa hyvät tekniset ja taloudelliset indikaattorit koko lämpöverkostolle.

Se minimoi vaivan ja tarjoaa paremman tarkkuuden. Se sisältää kaikki tarvittavat viitetaulukot ja nomogrammit. Siten häviöt putkimetriä kohti otetaan 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm vesipatsasta), mikä riippuu putkien materiaalista. Veden nopeus järjestelmässä riippuu asennettujen putkien halkaisijasta ja valitaan tietyltä alueelta. Suurin veden nopeus lämmitysverkostoissa on 1,5 m/s. Laskelma ehdottaa veden nopeuden raja-arvoja putkissa, joiden sisähalkaisija on:

1. 15.0mm-0.3m/s;
2. 20.0mm-0.65m/s;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/s;
4. 32.0mm-1.0m/s.
5. Muut halkaisijat enintään 1,5 m/s.
6. Palontorjuntajärjestelmien putkistojen os alta keskinopeus, jopa 5,0 m/s, on sallittu.

Instrumentaalinen paikkatietojärjestelmä

GIS Zulu - geotietoohjelma lämpöverkkojen hydrauliseen laskemiseen. Yritys on erikoistunut 3D-geodian visualisointia vektori- ja rasteriversioina vaativien GIS-sovellusten tutkimukseen, topologiseen tutkimukseen ja niiden suhteeseen semanttisiin tietokantoihin. Zulun avulla voit luoda erilaisia suunnitelmia ja työnkulkuja, mukaan lukien lämpö- ja höyryverkot topologian avulla, voit työskennellä rastereiden kanssa ja hankkia tietoja eri tietokannoista, kuten BDE tai ADO.

Laskelmat suoritetaan kiinteässä integraatiossa paikkatietojärjestelmän kanssa, ne suoritetaan laajennetun moduulin versiossa. Verkko on alkeellinen ja syötetään elävästi GIS:ään hiirellä tai annettujen koordinaattien mukaan. Sen jälkeen laskentakaavio luodaan välittömästi. Tämän jälkeen piirien parametrit asetetaan ja prosessin aloitus vahvistetaan. Laskelmia sovelletaan umpikuja- ja rengaslämmitysjärjestelmiin, mukaan lukien verkkopumppuyksiköt ja kuristuslaitteet, jotka saavat virtaa yhdestä tai useammasta lähteestä. Lämmityslaskenta voidaan suorittaa ottaen huomioon vuodot jakeluverkoista ja lämpöhäviöt lämmitysputkista.

Jotta haluat asentaa erikoisohjelman PC:lle, lataa Internetistä torrentin kautta "Lämpöverkkojen hydraulilaskenta 3.5.2".

Määrittelyvaiheiden rakenne:

1. Kommutoinnin määritelmä.
2. Lämpöverkon hydromekaanisen laskelman tarkistus.
3. Pää- ja kvartaaliputkien lämpöhydraulisen laskennan käyttöönotto.
4. Lämpöverkkolaitteiden suunnitteluvalikoima.
5. Pietsometrisen kaavion laskenta.

Microsoft Excel -kehittäjätyökalu

Microsoft Excel lämpöverkkojen hydraulisten laskelmien suorittamiseen on käyttäjien helpoin työkalu. Sen kattava laskentataulukkoeditori voi ratkaista monia laskentaongelmia. Lämpöjärjestelmien laskelmia suoritettaessa on kuitenkin täytettävä erityisvaatimukset. Nämä voidaan listata:

• etsi edellinen osio median suuntaan;
• putken halkaisijan laskenta tämän ehdollisen indikaattorin mukaan ja käänteinen laskenta;
• korjauskertoimen asettaminen ominaispainehäviön suuruudelle tietojen ja vastaavan putkimateriaalin karheuden mukaan;
• väliaineen tiheyden laskeminen sen lämpötilasta.

Tietenkin Microsoft Excelin käyttö lämpöverkkojen hydrauliikkalaskennassa ei mahdollista täysin yksinkertaistaa laskelmien kulkua, mikä aiheuttaa aluksi suhteellisen suuria työvoimakustannuksia.

Ohjelmisto verkkojen hydromekaaniseen laskemiseen tai paketti GRTS - tietokonesovellus, joka suorittaa moniputkiverkkojen hydromekaanisia laskelmia, mukaan lukien umpikujakokoonpano. GRTS-alusta sisältää kaavojen kielitoiminnallisuuden, mikä mahdollistaamäärittää tarvittavat laskennan ominaisuudet ja valita kaavat niiden määrittämisen tarkkuutta varten. Tämän toiminnon käytön ansiosta laskimella on mahdollisuus löytää itsenäisesti laskentatekniikka ja asettaa vaadittu monimutkaisuus.

GRTS-sovelluksesta on kaksi versiota: 1.0 ja 1.1. Lopussa käyttäjä saa seuraavat tulokset:

• laskenta, jossa kuvataan huolellisesti laskentamenetelmä;
• raportti taulukkomuodossa;
• laskennallisten tietokantojen siirto Microsoft Exceliin;
• piezometrinen kaavio;
• lämmönsiirtoaineen lämpötilakaavio.

GRTS 1.1 -sovellusta pidetään nykyaikaisimpana versiona ja se tukee uusimpia standardeja:

1. Putkien halkaisijoiden laskeminen lämpökaavion päätepisteiden paineiden perusteella.
2. Apua alusta päivitetty. Tiimi "?" avaa sovelluksen ohjealueen näyttöruudulle.

Lämpöverkkojen hydraulinen laskenta

Alla on esimerkki laskennasta.

Putkijärjestelmän suunnittelussa vaadittavia vähimmäisperusparametreja ovat:

1. nesteen ominaisuudet ja fysikaaliset ominaisuudet.
2. Kuljetettavan kuljetusvälineen vaadittu massavirtaus (tai tilavuus).
3. Paine, lämpötila aloituspisteessä.
4. Paine, lämpötila ja korkeus päätepisteessä.
5. Kahden pisteen välinen etäisyys ja asennettujen venttiilien ja liittimien vastaava pituus (painehäviö).

Nämä perusparametrit ovat välttämättömiä putkiston suunnittelussa. Jos oletetaan tasaista virtausta, on olemassa useita yleiseen energiayhtälöön perustuvia yhtälöitä, joita voidaan käyttää putkiston suunnittelussa.

Neste-, höyry- tai kaksivaiheiseen lauhteen virtaukseen liittyvät muuttujat vaikuttavat laskentatulokseen. Tämä johtaa tiettyyn nesteeseen sovellettavien yhtälöiden johtamiseen ja kehittämiseen. Vaikka putkijärjestelmät ja niiden suunnittelu voivat olla monimutkaisia, suurin osa insinöörin kohtaamista suunnitteluongelmista voidaan ratkaista tavallisilla Bernoullin virtausyhtälöillä.

Perusyhtälö, joka on kehitetty edustamaan kiinteää nestevirtausta, on Bernoullin yhtälö, joka olettaa, että mekaaninen kokonaisenergia säilyy tasaisessa, kokoonpuristumattomassa, epämääräisessä isotermisessä virtauksessa ilman lämmönsiirtoa. Nämä rajoittavat ehdot voivat todellakin edustaa monia fyysisiä järjestelmiä.

Venttiileihin ja liittimiin liittyvät painehäviöt voidaan myös laskea ottamalla huomioon kunkin venttiilin ja liittimen vastaavat putkiosien "pituudet". Toisin sanoen venttiilin läpi kulkevan nesteen aiheuttama laskettu painehäviö ilmaistaan ylimääräisenä putken pituutena, joka lisätään todelliseen putken pituuteen painehäviötä laskettaessa.

Kaikki vastaavat pituudet, jotka johtuvat segmentin venttiileistä ja liittimistäputket lasketaan yhteen lasketun putkiosuuden painehäviön laskemiseksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että lämpöverkon hydraulisen laskennan tavoitteena loppupisteessä on tasapuolinen lämpökuormien jakautuminen lämpöjärjestelmien tilaajien kesken. Tässä pätee yksinkertainen periaate: jokaisen jäähdyttimen - tarpeen mukaan, eli suuremman jäähdyttimen, joka on suunniteltu tarjoamaan suurempi tilavuuslämmitys, tulisi saada suurempi jäähdytysnestevirta. Oikein suoritettu verkkolaskenta voi varmistaa tämän periaatteen.