Isı ağlarının hidrolik hesaplanması: kavram, tanım, örneklerle hesaplama yöntemi, görevler ve tasarım

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Isı şebekelerinin hidrolik hesabında ısıtma, iklimlendirme, havalandırma ve sıcak su için ana sıcak suyun toplam debisi ayarlanır. Böyle bir hesaplama temelinde, ana şebekenin pompa ekipmanı, ısı eşanjörleri ve boru çaplarının gerekli parametreleri belirlenir.

Teori ve problemler hakkında biraz

Isı ağlarının hidrolik hesaplamasının ana görevi, aşağıdakileri sağlamak için borunun geometrik parametrelerinin ve kontrol elemanlarının standart boyutlarının seçilmesidir:

• soğutucu sıvının bireysel ısıtma cihazlarına nicel-niceliksel dağılımı;
• termal-hidrolik güvenilirlik ve kapalı bir termal sistemin ekonomik uygulanabilirliği;
• Isı tedarik organizasyonunun yatırım ve işletme maliyetlerinin optimizasyonu.

Isı şebekelerinin hidrolik hesaplaması, ısıtma ve sıcak su cihazlarının belirli bir sıcaklık farkında gerekli güce ulaşması için ön koşulları oluşturur. Örneğin, 150-70 ^oS T-grafiği ile 80 ^{oS'ye eşit olacaktır. Bu, her ısıtma noktasında gerekli su basıncını veya soğutma sıvısı basıncını oluşturarak elde edilir.}

Termal sistemin çalışması için böyle bir ön koşul, ağ ekipmanının tasarım koşullarına göre yetkin bir şekilde ayarlanması, termal ağların hidrolik hesaplama sonuçlarına göre ekipmanın kurulmasıyla gerçekleştirilir.

Ağ hidroliği aşamaları:

1. Lansman öncesi hesaplama.
2. Operasyonel düzenleme.

İlk ağ hidroliği devam ediyor:

• hesaplamalar yoluyla;
• ölçüm yöntemi.

Rusya Federasyonu'nda hesaplama yöntemi baskındır, tek bir yerleşim bölgesinde (ev, mahalle, şehir) ısı tedarik sisteminin elemanlarının tüm parametrelerini belirler. Bu olmadan, ağ kuralsızlaştırılacak ve çok katlı binaların üst katlarına soğutma sıvısı sağlanmayacaktır. Bu nedenle, herhangi bir ısı tedarik tesisinin inşaatının başlangıcı, en küçüğü bile, ısı şebekelerinin hidrolik hesaplanmasıyla başlar.

Isı ağlarının şemasını tasarlama

Hidrolik hesaplamalardan önce, ana hattın bir ön şeması yapılır ve L metre cinsinden uzunluk ve D mühendislik boruları mm cinsinden ve şemanın tasarım bölümleri için tahmini şebeke suyu hacimleri gösterilir. Isı besleme sistemlerindeki yük kayıpları, bağlantılı olarak ortaya çıkan doğrusal olarak ayrılır.medyanın boru duvarlarına sürtünmesi ve te'ler, dirsekler, kompansatörler, dirsekler ve diğer cihazların varlığı nedeniyle yerel yapısal direncin neden olduğu bölümlerdeki kayıplar.

Isı şebekelerinin hidrolik hesaplama hesaplama örneği:

1. İlk olarak, konut sakinlerine ısıtma hizmetlerini tam olarak sağlayabilecek maksimum ağ performansını belirlemek için büyütülmüş bir hesaplama yapılır.
2. Tamamlandığında, ısı tüketicilerinin giriş düğümlerindeki taşıyıcının nihai basıncı ve sıcaklığı da dahil olmak üzere, ısı kayıpları dikkate alınarak ana ve mahalle içi ağların niteliksel ve niceliksel göstergeleri oluşturulur.
3. Isıtma sistemi ve sıcak su temini için bir test hidrolik hesaplaması yapın.
4. Şemanın bölümlerinde ve konut tesislerine girişlerde fiili maliyetleri, ısıtma sistemlerinin besleme suyu boru hattındaki soğutucunun sıcaklığını ve mevcut basıncı hesaplarken abonelerin aldığı ısı miktarını belirlerler. çıkış manifoldunda, hidrotermal rejimlerin mantığı, konut binalarının içindeki tahmini sıcaklık.
5. İstenen çıkış ısı kaynağı sıcaklığını belirleyin.
6. Isı şebekesinin hidrolik hesaplaması temelinde elde edilen, kazan dairesi veya diğer ısı kaynağının çıkışındaki ısıtılmış suyun maksimum T boyutunu ayarlayın. İç mekan hijyen standartlarını sağlamalıdır.

Normatif yöntemi uygulama

Şebekelerin hidroliği, maksimum saatlik ısı yükleri tabloları ve bir şehir veya bölge için kaynakları, ana şebekenin yerini,ağ sahiplerinin bilanço mülkiyetinin sınırlarının belirlenmesi ile çeyrek içi ve şirket içi mühendislik sistemleri. Yukarıdaki şemaya kadar her bölümün ısıtma şebekelerinin boru hatlarının hidrolik hesabı ayrı ayrı yapılır.

Bu hesaplama yöntemi yalnızca ısıtma şebekeleri için değil, aynı zamanda gaz kondensatı ve diğer kimyasal sıvı ortamlar dahil olmak üzere sıvı ortam taşıyan tüm boru hatları için de kullanılır. Boru hattı ısı besleme sistemleri için kinematik viskozite ve taşıyıcı yoğunluğu dikkate alınarak değişiklikler yapılmalıdır. Bunun nedeni, bu özelliklerin borulardaki spesifik yük kaybını etkilemesi ve akış hızının geçiş ortamının yoğunluğu ile ilgili olmasıdır.

Su ısıtma şebekesinin hidrolik hesaplama parametreleri

Isı tüketimi Q ve parseller için soğutma sıvısı G miktarı, kış ve yaz mevsimleri için saatlik ısı tüketiminin maksimum göstergeleri tablosunda ayrı ayrı belirtilmiştir ve bu çeyrekler için toplam ısı tüketimine tekabül etmektedir. şema.

Bir ısı ağının hidrolik hesaplama örneği aşağıda sunulmuştur.

Hesaplamalar birçok göstergeye bağlı olduğundan, çok sayıda tablo, diyagram, grafik, nomogram kullanılarak yapıldığından, ev içi ısıtma sistemleri için ısı tüketiminin nihai değeri Q enterpolasyon ile elde edilir.

Isıtma şebekesinde dolaşan sıvı miktarı m3/saat, ısıtma şebekesinin hidrolik modu hesaplanırken şu formülle belirlenir:

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

• G - taşıyıcı tüketimi, m3/saat;
• D – boru hattı çapı, mm;
• V - akış hızı, m/s.

Isı şebekelerinin hidrolik hesabındaki lineer basınç düşüşleri özel tablolardan alınmıştır. Isıtma sistemlerinin montajı sırasında, içlerine onlarca ve yüzlerce yardımcı eleman monte edilir: vanalar, bağlantı parçaları, hava menfezleri, dirsekler ve diğerleri, geçiş ortamına direnç oluşturur.

Boru hatlarındaki basınç düşüşünün nedenleri arasında boru malzemelerinin iç durumu ve üzerlerinde tuz birikintilerinin bulunması da yer alabilir. Teknik hesaplamalarda kullanılan katsayı değerleri tablolarda verilmiştir.

Standart metodoloji ve süreç adımları

Isı şebekelerinin hidrolik hesaplama yöntemine göre iki aşamada gerçekleştirilir:

1. İlk olarak merkezi karayolu alanında bölümlerin numaralandırıldığı bir ısıtma şebekesi şemasının inşası - bağlantı noktasından daha fazla yük açısından daha uzun ve daha hacimli bir şebeke hattı uzaktan tüketim tesisi.
2. Her bir boru bölümünün yük kaybının hesaplanması, şema. Devlet norm ve standartlarının gereklilikleri ile belirtilen tablolar ve nomogramlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Öncelikle ana karayolu için hesaplamalar şemaya göre belirlenen maliyetlere göre yapılır. Aynı zamanda şebekelerdeki belirli basınç kayıplarının referans verileri kullanılır.

Ayrıca, boruların çaplarını hesaplayarak şunları hesaplarlar:

1. Şemaya göre kompansatör sayısı.
2. Aslında kurulu elemanlar üzerindeki dirençlerısıtma ağları.

Kafa kaybı formüller ve nomogramlarla hesaplanır. Ardından, ağ boyunca bu verilere sahip olarak, ayrı bölümlerin hidromekanik rejimi, akış bölme yerinden son kullanıcıya kadar hesaplanır.

Hesaplamalar, branşman borusu çaplarının seçimiyle bağlantılıdır. Fark %10'u geçmez. Asansör düğümlerinde, gaz kelebeği nozullarında veya ev yürütme noktalarındaki otomatik regülatörlerde ısıtma sistemindeki fazla basınç söndürülür.

Ana ısıtma sisteminin ve branşmanların mevcut basıncıyla, önce yaklaşık özgül direnci Rm, Pa/m'yi ayarlayın.

Hesaplamalar, ısı şebekelerinin boru hatlarının hidrolik hesaplaması için tabloları, nomogramları ve tüm aşamalar için zorunlu olan diğer referans literatürü kullanır, internette ve özel literatürde bulmak kolaydır.

Sıcak su taşımacılığı

Hesaplama şeması algoritması, düzenleyici ve teknik belgeler, devlet ve sıhhi standartlar tarafından belirlenir ve belirlenmiş prosedüre sıkı sıkıya bağlı olarak yürütülür.

Makale, ısıtma sisteminin hidrolik hesaplamasının hesaplanmasına bir örnek sunmaktadır. Prosedür aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1. Şehrin ve bölgenin onaylı ısı tedarik şemasında, düğüm noktaları, ısı kaynağı, mühendislik sistemlerinin takibi, tüm şubelerin, bağlı tüketici nesnelerinin bir göstergesi ile işaretlenmiştir.
2. Tüketici ağlarının bilanço sahipliğinin sınırlarını netleştirin.
3. Sayıları şemaya göre arsaya atayın, numaralandırmaya başlayınkaynaktan son kullanıcıya.

Numaralandırma sistemi ağ türlerini açıkça ayırmalıdır: ana çeyrek içi, binalar arası termal kuyudan bilanço sınırlarına kadar, site ise ağın bir bölümü olarak belirlenirken, iki dal.

Diyagram, merkezi ısıtma istasyonundan ana ısı şebekesinin hidrolik hesaplamasının tüm parametrelerini gösterir:

• Q - GJ/saat;
• G m3/saat;
• D - mm;
• V - m/sn;
• L - bölüm uzunluğu, m.

Çap hesaplama formülü ile belirlenir.

Buharlı ısıtma ağları

Bu ısıtma ağı, buhar şeklinde bir ısı taşıyıcı kullanan bir ısı tedarik sistemi için tasarlanmıştır.

Bu şemanın öncekinden farklılıkları, sıcaklık göstergelerinden ve ortamın basıncından kaynaklanır. Yapısal olarak, bu ağların uzunluğu daha kısadır, büyük şehirlerde genellikle yalnızca ana olanları, yani kaynaktan merkezi ısıtma noktasına kadar içerirler. Küçük sanayi siteleri dışında bölge içi ve kurum içi ağlar olarak kullanılmazlar.

Devre şeması, su soğutma sıvısı ile aynı sırada gerçekleştirilir. Her şube için tüm ağ parametreleri bölümlerde belirtilmiştir, veriler son tüketiciden kaynağa tüketim göstergelerinin adım adım toplamı ile marjinal saatlik ısı tüketimi özet tablosundan alınmıştır.

Geometrik boyutlarboru hatları, devlet normlarına ve kurallarına ve özellikle SNiP'ye uygun olarak gerçekleştirilen bir hidrolik hesaplamanın sonuçlarına göre kurulur. Belirleyici değer, gaz yoğuşma ortamının ısı kaynağından tüketiciye olan basınç kaybıdır. Daha büyük bir basınç kaybı ve aralarındaki daha küçük bir mesafe ile hareket hızı büyük olacak ve buhar boru hattının çapının daha küçük olması gerekecektir. Çap seçimi, soğutucunun parametrelerine göre özel tablolara göre yapılır. Bundan sonra veriler pivot tablolara girilir.

Yoğuşma ağı için ısı taşıyıcı

Böyle bir ısı ağının hesaplanması, öncekilerden önemli ölçüde farklıdır, çünkü yoğuşma aynı anda iki durumda - buharda ve suda. Tüketiciye doğru hareket ettikçe bu oran değişir, yani buhar giderek daha nemli hale gelir ve sonunda tamamen sıvı hale gelir. Bu nedenle, bu ortamların her birinin boruları için hesaplamalar farklıdır ve diğer standartlar, özellikle SNiP 2.04.02-84 tarafından zaten dikkate alınmıştır.

Yoğuşma boru hatlarını hesaplama prosedürü:

1. Tablolar, boruların dahili eşdeğer pürüzlülüğünü belirler.
2. Isı besleme pompalarından tüketiciye soğutucu çıkışından şebeke bölümündeki borulardaki basınç kaybı göstergeleri, SNiP 2.04.02-84'e göre kabul edilir.
3. Bu ağların hesaplanmasında ısı tüketimi Q dikkate alınmaz, sadece buhar tüketimi dikkate alınır.

Bu tür ağın tasarım özellikleri, ölçümlerin kalitesini önemli ölçüde etkiler, çünkü bunun için boru hatlarısoğutma sıvısı türleri siyah çelikten yapılır, ağ bölümleri hava sızıntıları nedeniyle ağ pompalarından sonra aşırı oksijenden hızla korozyona uğrar, ardından metal korozyonuna neden olan demir oksitlerle düşük kaliteli kondensat oluşur. Bu nedenle bu bölüme paslanmaz çelik boru hatlarının döşenmesi tavsiye edilir. Nihai seçim, ısıtma şebekesinin fizibilite çalışmasının tamamlanmasından sonra yapılacaktır.

Tasarım programları

Vanalar, bağlantı parçaları ve dirseklerden kaynaklanan enerji kayıpları, yerel akış bozukluklarından kaynaklanır. Enerji kaybı, boru hattının sonlu ve mutlaka kısa olmayan bir bölümünde meydana gelir, ancak hidrolik hesaplamalar için, cihazın bulunduğu yerde bu kaybın tüm hacminin dikkate alındığı varsayılır. Nispeten uzun borulara sahip boru sistemleri için, sonuçta ortaya çıkan kayıpların, borudaki toplam basınç kaybıyla ilgili olarak ihmal edilebilir olması genellikle söz konusudur.

Tüp kaybı, gerçek deneysel veriler kullanılarak ölçülür ve ardından, bu cihazdan geçen sıvı akış hızına göre değişiklik gösterdiğinden bağlantı kaybını hesaplamak için kullanılabilecek yerel bir kayıp faktörünü belirlemek için analiz edilir.

Boru Akış Yazılımı, vanalar için birçok standart faktör içeren bir vana veritabanı ile önceden yüklenmiş olarak geldikleri için fark basınç hesaplamalarında bağlantı kayıplarını ve diğer kayıpları belirlemeyi kolaylaştırır veçeşitli boyutlarda bağlantı parçaları. Sürtünme ve diğer direnç kayıplarının üstesinden gelmek için ekstra basınç eklemek için genellikle bir boru sisteminin içinde bir pompa kullanılır.

Pompanın performansı eğri tarafından belirlenir. Pompa tarafından üretilen basma yüksekliği, akış hızına göre değişir, pompa performans eğrisinde görev noktasını bulmak her zaman kolay bir iş değildir.

Pipe Flow Expert hidrolik hesaplama programını kullanırsanız, doğru bir tasarım kararı verebilmek için akışların ve basınçların sistem genelinde dengelenmesini sağlayarak pompa eğrisinde tam çalışma noktasını bulmak oldukça kolaydır. boru hatları.

Çevrimiçi hesaplama, bir bütün olarak ısıtma şebekelerinin iyi teknik ve ekonomik göstergelerini sağlayacak en iyi çalışma parametrelerini, düşük yük kaybını ve yüksek medya hareket hızlarını sağlayan optimum çapı seçmek için yapılır.

Eforu en aza indirir ve daha yüksek doğruluk sağlar. Gerekli tüm referans tablolarını ve nomogramları içerir. Böylece, boruların malzemesine bağlı olarak, boruların metre başına kayıpları 81 - 251 Pa / m (8.1 - 25.1 mm su sütunu) miktarında alınır. Sistemdeki suyun hızı, kurulu boruların çapına bağlıdır ve belirli bir aralıkta seçilir. Isıtma şebekeleri için en yüksek su hızı 1,5 m/s'dir. Hesaplama, iç çapa sahip boru hatlarındaki su hızının sınır değerlerini önerir:

1. 15.0mm-0.3m/sn;
2. 20.0mm-0.65m/sn;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/sn;
4. 32.0mm-1.0m/sn.
5. 1,5 m/s'den büyük olmayan diğer çaplar için.
6. Yangın söndürme sistemlerinin boru hatları için 5.0 m/s'ye kadar orta hıza izin verilir.

Enstrümantal coğrafi bilgi sistemi

GIS Zulu - ısı ağlarının hidrolik hesaplanması için coğrafi bilgi programı. Şirket, vektör ve raster versiyonlarında 3B coğrafi verilerin görselleştirilmesini, topolojik etüdünü ve bunların anlamsal veritabanlarıyla ilişkisini gerektiren CBS uygulamalarının incelenmesinde uzmanlaşmıştır. Zulu, topoloji kullanan ısı ve buhar ağları dahil olmak üzere farklı planlar ve iş akışları oluşturmanıza olanak tanır, rasterlerle çalışabilir ve BDE veya ADO gibi farklı veritabanlarından veri alabilir.

Hesaplamalar coğrafi bilgi sistemi ile yakın entegrasyon içinde gerçekleştirilir, genişletilmiş modül versiyonunda yürütülür. Ağ temeldir ve fare ile veya verilen koordinatlara göre CBS'ye canlı bir şekilde girilir. Bundan sonra hemen bir hesaplama şeması oluşturulur. Bundan sonra devrelerin parametreleri ayarlanır ve sürecin başlangıcı onaylanır. Hesaplamalar, bir veya daha fazla kaynaktan beslenen ağ pompalama üniteleri ve kısma cihazları dahil olmak üzere çıkmaz ve halka ısıtma sistemlerine uygulanır. Isıtma hesaplaması, dağıtım şebekelerinden gelen kaçaklar ve ısıtma borularındaki ısı kayıpları dikkate alınarak yapılabilir.

Bir PC'ye özel bir program yüklemek için internetten "Isı ağlarının hidrolik hesaplanması 3.5.2" torrentini indirin.

Tanım adımlarının yapısı:

1. Komütasyon tanımı.
2. Isıtma şebekesinin hidromekanik hesaplamasını kontrol etme.
3. Ana ve çeyrek içi boruların termal-hidrolik hesaplamasını devreye alma.
4. Isıtma ağı ekipmanının tasarım seçimi.
5. Piyezometrik grafiğin hesaplanması.

Microsoft Excel Geliştirici Aracı

Termal ağlarda hidrolik hesaplama için Microsoft Excel, kullanıcılar için en erişilebilir araçtır. Kapsamlı elektronik tablo düzenleyicisi, birçok hesaplama problemini çözebilir. Ancak, termal sistemlerin hesaplamaları yapılırken özel gereksinimlerin karşılanması gerekir. Bunlar şu şekilde sıralanabilir:

• ortamın yönünde önceki bölümü bulma;
• bu koşullu göstergeye göre boru çapının hesaplanması ve ters hesaplama;
• verilere ve boru malzemesinin eşdeğer pürüzlülüğüne göre belirli yük kaybının boyutu için düzeltme faktörünün ayarlanması;
• bir ortamın yoğunluğunun sıcaklığından hesaplanması.

Tabii ki, ısı şebekelerinde hidrolik hesaplama için Microsoft Excel'in kullanılması, başlangıçta nispeten büyük işçilik maliyetleri yaratan hesaplama sürecini kesinlikle basitleştirmeyi mümkün kılmaz.

Ağların veya paket GRTS'nin hidromekanik hesaplaması için yazılım - çıkmaz bir yapılandırma da dahil olmak üzere çok borulu ağların hidromekanik hesaplamalarını gerçekleştiren bir bilgisayar uygulaması. GRTS platformu, formüllerin dil işlevselliğini içerir;hesaplamanın gerekli özelliklerini belirleyin ve belirlemelerinin doğruluğu için formülleri seçin. Bu işlevin kullanılması nedeniyle hesap makinesi, hesaplama teknolojisini bağımsız olarak bulma ve gerekli karmaşıklığı ayarlama yeteneğine sahiptir.

GRTS uygulamasının iki sürümü vardır: 1.0 ve 1.1. Sonunda, kullanıcı aşağıdaki sonuçları alacaktır:

• hesaplama metodolojisini dikkatlice açıklayan hesaplama;
• tablo biçiminde rapor;
• hesaplamalı veritabanlarının Microsoft Excel'e aktarımı;
• piezometrik grafik;
• ısı taşıyıcı sıcaklık grafiği.

GRTS 1.1 uygulaması en modern değişiklik olarak kabul edilir ve en son standartları destekler:

1. Termal diyagramın uç noktalarında verilen basınçlara göre boru çaplarının hesaplanması.
2. Yardım platformu yükseltildi. Takım "?" monitör ekranında uygulamanın yardım alanını açar.

Isı şebekelerinin hidrolik hesabı

Hesaplama örneği aşağıda gösterilmiştir.

Bir boru sistemi tasarlamak için gereken minimum temel parametreler şunları içerir:

1. Sıvının özellikleri ve fiziksel özellikleri.
2. Taşınacak transit ortamın gerekli kütle akışı (veya hacmi).
3. Basınç, başlangıç noktasındaki sıcaklık.
4. Bitiş noktasındaki basınç, sıcaklık ve yükseklik.
5. İki nokta arasındaki mesafe ve kurulu vana ve fitinglerin eşdeğer uzunluğu (basınç kaybı).

Bu temel parametreler boru sisteminin tasarımı için gereklidir. Sabit akış varsayıldığında, bir boru sistemi tasarlamak için kullanılabilecek genel enerji denklemine dayalı bir dizi denklem vardır.

Sıvı, buhar veya iki fazlı kondens akışı ile ilişkili değişkenler hesaplama sonucunu etkiler. Bu, belirli bir sıvıya uygulanabilir denklemlerin türetilmesine ve geliştirilmesine yol açar. Boru sistemleri ve tasarımları karmaşık hale gelebilse de, bir mühendisin karşılaştığı tasarım problemlerinin büyük çoğunluğu standart Bernoulli akış denklemleri ile çözülebilir.

Sabit akışkan akışını temsil etmek için geliştirilen temel denklem, toplam mekanik enerjinin ısı transferi olmayan sabit, sıkıştırılamaz, viskoz olmayan bir izotermal akış için korunduğunu varsayan Bernoulli denklemidir. Bu sınırlayıcı koşullar gerçekten de birçok fiziksel sistemin temsilcisi olabilir.

Vanalar ve bağlantı parçalarıyla ilişkili yük kayıpları, her bir valf ve bağlantı parçası için boru bölümlerinin eşdeğer "uzunlukları" dikkate alınarak da hesaplanabilir. Başka bir deyişle, vanadan geçen akışkanın neden olduğu hesaplanan yük kaybı, basınç düşüşü hesaplanırken gerçek boru uzunluğuna eklenen ek bir boru uzunluğu olarak ifade edilir.

Segmentteki vana ve bağlantı elemanlarının neden olduğu tüm eşdeğer uzunluklarhesaplanan boru segmenti için basınç düşüşünü hesaplamak için borular birbirine eklenecektir.

Özetlemek gerekirse, ısı şebekesinin bitiş noktasındaki hidrolik hesabının amacının, ısı yüklerinin termal sistem aboneleri arasında adil bir şekilde dağıtılması olduğunu söyleyebiliriz. Burada basit bir ilke geçerlidir: her radyatör - gerektiği gibi, yani daha büyük hacimde alan ısıtması sağlamak üzere tasarlanmış daha büyük bir radyatör, daha büyük bir soğutucu akışı almalıdır. Doğru yapılan ağ hesaplaması bu prensibi sağlayabilir.