Při projektování a provozu tepelných sítí se spolu s tlakem široce používá další jednotka hydraulického potenciálu - tlak. Tlak je tlak vyjádřený v lineárních jednotkách (obvykle metrech) sloupce kapaliny, který je přenášen potrubím.
Tlak a tlak spolu souvisí následujícím vztahem
Н = р/ρg, (1)
kde H je hlava, m;
p - tlak chladicí kapaliny, Pa;
ρ – hustota chladicí kapaliny, kg/m3;
Podobný vztah souvisí s tlakovou ztrátou a tlakovou ztrátou v síti nebo dostupným tlakovým rozdílem a dostupným tlakem (tlakovým rozdílem) v síti
ΔΗ= Δр / ρg nebo h = R / ρg,
kde ΔΗ je tlaková ztráta nebo dostupný tlak, m; p - pokles tlaku nebo dostupný tlakový rozdíl Pa; h a R - měrná tlaková ztráta (bezrozměrná hodnota) a měrná tlaková ztráta, Pa/m.
Plný tlak počítáno od jednoho obecného kondicionálu horizontální úroveň.
Tlak měřený nikoli z konvenční horizontální úrovně společné pro celou síť, ale z úrovně osy potrubí v daném bodě, se nazývá piezometrická hlava nebo piezometrická výška.
Při projektování a provozování rozvětvených tepelných sítí, kdy je nutné vzít v úvahu vzájemné ovlivnění četných faktorů, které určují hydraulický režim sítě: geodetický profil území, výška účastnických objektů, tlaková ztráta v tepelné síti a účastník instalace atd., je široce používán piezometrický graf. Piezometrický graf zobrazuje v určitém měřítku terén, výšky připojených budov a velikost sestavy v síti. Pomocí piezometrického grafu je snadné určit tlak a dostupný tlak v libovolném bodě sítě a účastnického systému.
Piezometrický graf díky své přehlednosti umožňuje snadnou navigaci v hydraulickém režimu topných sítí a lokálních systémů. Navrhování sítě bez zohlednění piezometrického grafu, zejména v podmínkách složitého profilu, může vést k iracionálním schématům připojení účastníků, neodůvodněné výstavbě čerpacích stanic a komplikování provozu celého systému zásobování teplem jako celku.
Piezometrický graf (graf tlaků) lze sestrojit až po provedení hydraulického výpočtu potrubí - na základě vypočtených tlakových ztrát v úsecích sítě. Profil trasy topné sítě se vynese do grafu ve zvoleném měřítku; výšky topných systémů připojených k topné síti, podmíněně stejné jako výšky budov; hodnoty tlaku čerpadla v libovolném bodě sítě ve statickém a dynamickém režimu.
Konvenčně se předpokládá, že osa potrubí a geodetické značky pro instalaci čerpadel a topná zařízení v prvním patře budovy se shodují s úrovní terénu. Nejvyšší poloha vody v topném systému se shoduje s nejvyšší úrovní budovy.
Graf je vykreslen podél dvou os – vertikální a horizontální. Na svislé ose jsou tlaky v libovolném bodě sítě, tlaky čerpadel, profil sítě a výška otopných soustav v metrech.
Příklad vynesení grafu je na Obr. 1.
Rýže. 1. Piezometrický graf dvoutrubkové sítě ohřevu vody.
Délky jednotlivých úseků sítě jsou vyneseny podél vodorovné osy, znázorněné vzájemné domluvě horizontálně od charakteristických spotřebičů tepla. Všechny údaje o tlaku se provádějí z úroveň I-I, která obvykle odpovídá nadmořské výšce osy čerpadel sítě, brané jako geodetická výška „0“.
Zobrazeno pod grafem Kruhový diagram tepelná síť, pro kterou se stavba provádí.
Bod A charakterizuje umístění zdroje dodávky tepla, respektive umístění síťového čerpadla. Bod L odpovídá umístění posledního spotřebiče tepla, jehož výška otopné soustavy se rovná segmentu LM ve svislém měřítku. Spotřebič tepla se odebírá od zdroje tepla ve vzdálenosti rovné na vodorovném měřítku segmentu AL v metrech.
V bodě D je odbočka ke spotřebiteli E; výška topného systému spotřebitele je charakterizována segmentem EN ve vertikálním měřítku. Čerpadlo v bodě A vytváří tlak v přívodním potrubí N N, tlak ve zpětném potrubí N B. Rozdíl tlaků N N - N B = N C nazývaný tlak, vyvinutý síťové čerpadlo.
Změnu tlaku v přívodním potrubí na grafu znázorňuje nakloněná čára A 1 L 1.
Přebytek bodu A 1 nad L 1 představuje tlakovou ztrátu v přívodním teplovodu z bodu A do bodu L. Velikost tlakové ztráty je stanovena hydraulickým výpočtem a je v přívodním teplovodu ΔH 1 = H H - H L1, m, a ve zpětném tepelném potrubí
ΔH2 =H L2 – H V, t. t.
Čára A 2 L 2 znázorňuje charakter změny tlaku ve zpětném potrubí. Změnu tlaku v odbočných teplovodech znázorňují čáry D 1 E 1 a D 2 E 2.
Rozdíl tlaků v přívodním a vratném tepelném potrubí se nazývá dostupný tlak v bodě sítě.
Tlak v přívodním teplovodu v bodě K: H 1 = H K1 - Z, m, kde Z je geodetická výška potrubí v bodě K,m.
Tlak ve vratném tepelném potrubí: H 2 = H K2 -Z, m.
Dostupný tlak v bodě K:
ΔН К = Н 1 – Н 2 = (Н К1 – Z) – (Н К2 – Z) = Н К1 – Н К2, m (2)
Analogicky se vzorcem (2) je dostupný tlak v bodě L roven ΔН L1 - Н L2.
Změna tlaku v tepelných potrubích, znázorněná čarami A 1 L 1 a L 2 A 2, odpovídá dynamickému režimu topného systému, tj. když je čerpadlo sítě v chodu a chladivo se pohybuje. Když se čerpadlo sítě zastaví a cirkulace chladicí kapaliny se zastaví, tlaky v obou potrubích se vyrovnají a nastaví se na horní značku nejvýše položeného a nejvýše položeného topného systému připojeného k topné síti pomocí závislý obvod(při teplotě vody do 100 °C).
Na Obr. 1 čára statického tlaku je znázorněna tečkovanou vodorovnou čarou A 3 M.
Při hydraulickém výpočtu parních sítí může být profil parovodu ignorován kvůli nízké hustotě páry. Pokles tlaku v úseku parovodu se považuje za rovný rozdílu tlaků v koncových bodech úseku.
Aby se předešlo chybným rozhodnutím, před provedením hydraulického výpočtu vodovodních sítí je nutné nastínit možná příroda piezometrický graf a na jeho základě zvolit přípustné meze tlakových ztrát, které nekomplikují schéma topné sítě a účastnických vstupů. Na základě technicko-ekonomického výpočtu je nutné pouze upřesnit hodnotu tlakové ztráty, aniž bychom překročili meze uvedené podle piezometrického grafu. Tento postup návrhu umožňuje zohlednit technické a technicko-ekonomické vlastnosti navrhovaného objektu.
Při konstrukci piezometrického grafu během období návrhu je třeba dodržet následující: následující podmínky:
1. Tlaky v soustavách spotřebičů tepla připojených k síti by neměly překročit povolené limity. V topných účastnických systémech by přípustný tlak neměl překročit 60 m. Maximální tlak pro vratné potrubí je 60 m; v přívodním potrubí může být vyšší než 60 m, protože jej lze vždy snížit (přiškrtit) až na tlak ve zpětném potrubí.
2. Zajištění nadměrného (nad atmosférického) tlaku ve všech bodech sítě a účastnických systémů, aby se zabránilo únikům vzduchu.
3. Zajištění tlaků odpovídajících teplotě nasycení v síti, aby se zabránilo varu vody. V žádném bodě sítě nesmí být tlak v přívodním potrubí nižší než statický tlak, tj. piezometrický graf přívodního potrubí by neměl protínat čáru statického tlaku.
4. Minimální hodnota tlaku před síťovými čerpadly musí být alespoň 5-10 m.
5. Tlak v místních spotřebních systémech by neměl být nižší než statický tlak samotných místních systémů (statický tlak se rovná výšce systému). V opačném případě se může horní část systémů vyprázdnit a nasát vzduch.
6. V místech připojení spotřebičů musí dostupné tlaky odpovídat tlakovým ztrátám v místních systémech při průchodu chladicí kapaliny ve vypočítaných množstvích.
Všechny tyto požadavky musí být splněny jak při provozu systému, tedy při cirkulaci vody, tak při zastavení cirkulace, tedy ve statickém stavu systému.
Hodnota tlaků a jejich rozložení v síti poskytuje výchozí materiál pro výběr schémat zapojení spotřebičů tepla. Tlakový režim v síti má největší význam pro výběr schémat připojení otopných soustav k tepelné síti.
Pro analýzu provozu tepelných sítí, výběr síťových zařízení a schémata pro připojení účastníků k topným sítím je nutné vyvinout hydraulické režimy sítí ohřevu vody (piezometrické grafy). Ukazují změny tlaku po délce potrubí a v prvcích topných sítí. Hydraulické režimy by měly být vyvinuty pro vytápění a mimotopná období a také pro nouzové režimy.
Piezometrický graf je konstruován pro dva provozní režimy: statický, když čerpadlo sítě neběží, a dynamický, když čerpadlo sítě běží. Ve statickém režimu nedochází k cirkulaci vody a její tlak je ve všech bodech potrubí stejný. Velikost tohoto tlaku musí být dostatečná pro naplnění lokálních systémů vytápění, ventilace a zásobování teplou vodou v případě zastavení síťového čerpadla. Na praxi statický tlak je podporována provozem doplňovacího čerpadla připojeného k sacímu potrubí síťového čerpadla. V souladu s tím se tlak vyvíjený podávacím čerpadlem musí rovnat tlaku před hlavním čerpadlem.
Při výpočtu piezometrického grafu musí být splněny následující podmínky:
1. Statický tlak v soustavách zásobování teplem s vodou jako chladivem by neměl překročit přípustný tlak v zařízení zdroje tepla, v potrubí vodovodních sítí, ve vybavení topných bodů a v vytápění, větrání a ohřevu vody. zásobovací systémy spotřebitelů přímo připojené k tepelným sítím.
2. Statický tlak musí zajistit, aby se systémy vytápění, větrání a zásobování teplou vodou pro spotřebitele přímo napojené na topné sítě naplnily vodou v případě zastavení síťového čerpadla.
3. Tlak vody v přívodním potrubí vodovodních sítí při provozu síťových čerpadel by měl být měřen na základě podmínek nevroucí vody, když maximální teplota v kterémkoli místě přívodního potrubí, v zařízení zdroje tepla a v zařízeních spotřebitelských systémů přímo připojených k tepelným sítím.
4. Tlak vody ve vratných potrubích vodovodních sítí při provozu síťových čerpadel musí být nadměrný (nejméně 0,05 MPa), nesmí překročit povolený tlak ve spotřebitelských systémech a zajistit plnění místních systémů (přesáhnout tlak vytvořený vodou sloup v topných systémech vícepodlažních budov).
5. Tlak a teplota vody v sacích potrubích síťových, doplňovacích, pomocných a směšovacích čerpadel nesmí překročit hodnoty povolené pevnostními podmínkami konstrukce čerpadel.
6. Tlaková ztráta na vstupu dvoutrubkových sítí ohřevu vody do budov při stanovení tlaku síťových čerpadel (pro výtahové připojení otopných soustav) by měla být brána jako stejná jako vypočtená tlaková ztráta na vstupu a v místní soustavě s koeficient 1,5, ale ne méně než 0,15 MPa.
Piezometrický graf ukazuje, že:
1.Tlak v sacím potrubí síťového čerpadla je vyšší než 5 m, aby se zabránilo kovaci.
N všechny. = 10m > 5m
2. Tlakové potrubí ve vratném potrubí je umístěno nad všemi budovami, což zajišťuje plnění všech účastnických topných systémů vodou. Podmínka je splněna.
3. Tlak ve zpětném potrubí nepřekračuje povolenou pevnost
N přidat. = 60 m;
N arr. = 45,8 m;
N arr.< Н доп.
Podmínka je splněna.
4. Tlak v přívodním potrubí N G nepřekračuje povolený tlak pro pevnost potrubí.
N přidat. tr. = 100 m;
N pod tr. . = 66,7 m;
N pod tr. .< Н доп. тр.
Podmínka je splněna.
5. Tlak ve zpětném potrubí ve statickém a dynamickém režimu nepřekračuje sílu přípustného tlaku v prvcích systémů spotřeby tepla:
N arr. = 45,8 m;
N přidat. = 60 m;
N arr.< Н доп.
Podmínka je splněna.
6.Tlak v přívodním potrubí překračuje saturační tlak, tzn. je splněna podmínka nevroucí pro danou teplotu chladicí kapaliny 150°C.
Výběr čerpadla
Pro výběr jakéhokoli čerpadla potřebujete znát jeho výkon (průtok) a vyvinutý tlak (tlak). Je třeba vzít v úvahu, že požadované provozní režimy (výkon a tlak) musí být v mezích pracovní oblast jeho vlastnosti. Na základě požadovaného průtoku a tlaku na grafu souhrnného pole se nejprve vybere čerpadlo požadované velikosti a následně se pomocí grafické charakteristiky vyjasní správnost volby a určí se všechny další ukazatele (koeficient užitečná akce, výkon na hřídeli elektromotoru, otáčky, průměr oběžného kola).
Výkon síťového čerpadla se rovná celkovému průtoku chladicí kapaliny v topné síti pro vytápění, větrání a zásobování teplou vodou.
Tlak síťového čerpadla MPa se vynakládá na překonání odporu topného systému
kde je tlaková ztráta síťová zařízení kotelna, MPa;
Tlaková ztráta v přívodním potrubí, MPa;
Tlaková ztráta ve zpětném potrubí, MPa;
Tlaková ztráta u účastníka, MPa.
Tlaková ztráta se určuje pomocí piezometrického grafu.
V dvoutrubkové systémy zásobování teplem, při celoročním zatížení dodávky teplé vody je vhodné instalovat alespoň dvě síťová čerpadla s různé vlastnosti: jeden pro práci v chladném období s maximálním výkonem, druhý pro čerpání vody v systému zásobování teplou vodou v teplý čas roku. Kapacita druhého čerpadla:
.
Kromě toho je povinná instalace záložního čerpadla.
Pro kompenzaci úniků vody a udržení požadované úrovně piezometrického tlaku, a to jak ve statickém, tak v dynamickém režimu, je nutné nainstalovat doplňovací čerpadlo.
Předpokládá se, že tlak, který vyvine, se rovná tlaku v sacím potrubí síťového čerpadla a je určen polohou piezometrické čáry ve zpětném potrubí. Průtok doplňovacího čerpadla, m 3 /h, v závislosti na typu systému zásobování teplem, je určen podle vzorců:
Pro napájení uzavřené topné sítě
;
K napájení otevřené topné sítě
,
kde V je objem vody v topném systému, m3;
Maximální průtok voda pro dodávku teplé vody, m 3 /h.
Objem vody v topném systému lze určit skutečnými rozměry potrubí (délka a průměr) nebo specifickými ukazateli, které určují objem vody na jednotku tepelného výkonu. Objem vody je určen pro všechny prvky systému zásobování teplem: kotelna, vnější potrubí, místní odběrné systémy. Specifické objemy vody, m 3 / MW lze považovat za rovné:
Pro kotelnu 
;
Pro vnější potrubí 
;
Pro topné systémy;
Pro ventilační systémy;
Pro systémy zásobování teplou vodou;
, 
, 
, 
;
S přihlédnutím k výše uvedenému lze objem vody určit vzorcem
kde je celková odhadovaná spotřeba tepla v soustavě zásobování teplem, MW;
, , – předpokládaná spotřeba tepla na vytápění, větrání a ohřev teplé vody, MW.
Předpokládá se, že minimální počet pracovních doplňovacích čerpadel je: v uzavřené systémy– jedna, otevřená – dvě. V obou případech je k dispozici jedno záložní čerpadlo o stejném výkonu.
V systémech zásobování teplem lze čerpadla použít jako síťová oběhová a doplňovací čerpadla následující typy:
1. SE – horizontální spirálový typ s dvouvstupovými, jednostupňovými oběžnými koly. Čerpadla typu SE se používají jako síťová čerpadla ve velkých soustavách zásobování teplem a instalují se na přívodní potrubí tepelných sítí pro čerpání přehřáté vody o teplotách do 180°C a s pracovním tlakem na vstupu čerpadla od 0,4 do 2,5 MPa.
2. D – horizontální jednostupňové s polospirálovým přívodem kapaliny k oběžnému kolu. Určeno pro vodu s teplotou ne vyšší než 85°C a maximálním vodním sloupcem 20 m.
3. K – Odstředivá čerpadla typ konzole.
Charakteristiky čerpadel pro topné sítě jsou uvedeny v referenční literatuře.
Výpočet síťového čerpadla:
Objem čerpané vody pro zimní podmínky:
Objem čerpané vody pro letní podmínky:
, (t/hodina);
Vybíráme dvě síťová čerpadla:
Pro zimní období dvě čerpadla značky D630-90 s těmito parametry: průměr oběžného kola – 450, jmenovitý průtok – 630 m³/hod., celková dopravní výška – 63 m, účinnost – 75 %, výkon hřídele čerpadla – 365 kW.
Pro letní období D200-95 s parametry: průměr oběžného kola – 240, jmenovitý průtok – 200 m³/hod., celková dopravní výška – 64 m, účinnost – 85 %, výkon hřídele čerpadla – 70 kW.
Dále je zde jedno rezervní čerpadlo značky D630-90 a jedno rezervní čerpadlo značky D200-95.
Výpočet nabíjecího čerpadla:
, (MPa);
Objem čerpané vody:
, (m³), , (m³),
, (m3), , (m3);
, (t/h);
Vybíráme podávací čerpadlo K20/30 s těmito parametry: průměr oběžného kola – 162, jmenovitý průtok – 20 m³/hod., celková dopravní výška – 30 m, účinnost – 64 %, výkon hřídele čerpadla – 2,7 kW.
K dispozici je záložní čerpadlo stejné značky.
Piezometrický graf je vyvinut pro dva režimy. Jednak pro statický režim, kdy v topném systému nedochází k cirkulaci vody. Předpokládá se, že systém je naplněn vodou o teplotě 100 °C, čímž se eliminuje potřeba udržovat přetlak v tepelných trubicích, aby se zabránilo varu chladicí kapaliny. Za druhé, pro hydrodynamický režim - za přítomnosti cirkulace chladicí kapaliny v systému.
Vývoj rozvrhu začíná statickým režimem. Zpočátku hledají možnost takového uspořádání na grafu křivky celkového statického tlaku tak, aby všichni účastníci mohli být připojeni k topné síti podle závislého okruhu. K tomu by statický tlak neměl překročit to, co je přípustné na základě síly účastnických instalací, a měl by zajistit, že místní systémy budou naplněny vodou Přítomnost společné statické zóny pro celý systém zásobování teplem zjednodušuje jeho provoz a zvyšuje jeho spolehlivosti Je možné stanovit jednotnou hladinu statického tlaku pouze při klidné topografii lokality zásobování teplem při výrazném rozdílu geodetických výškových poloh pozemku, zřízení spol
statická zóna se ukazuje jako nemožná kvůli následující důvody. Nejnižší poloha hladiny statického tlaku je určena z podmínek napouštění místních soustav vodou a zajištění nejvíce vysoké budovy umístěný v oblasti nejvyšších geodetických značek, přetlak nejméně 0,05 MPa. Tento tlak se ukazuje jako nepřijatelně vysoký pro budovy umístěné v té části území, která má nejnižší geodetické výšky. Za takových podmínek je nutné rozdělit systém zásobování teplem na dvě statické zóny. Jedna zóna je pro část oblasti zásobování teplem s nízkými geodetickými výškami, druhá - s vysokými.
Na Obr. 8 9 piezometrický graf a schematický diagram systému zásobování teplem pro oblast s výrazným rozdílem geodetických zemních značek (40 m). Část plochy přiléhající ke zdroji tepla má nulové geodetické značky, v okrajové části plochy jsou značky 40 m. Výška objektů je 30 a 45 m pro zaplnění otopných soustav objektů III a IV, umístěné na značce 40 m, s vodou a vytvořit je v nejvyšších bodech systémy přetlaku 5 m, hladina celkového statického tlaku by se měla nacházet kolem 75 m (čára S2-S2). V tomto případě bude statická výška rovna 35 m, výška 75 m je však nepřijatelná pro objekty I a II, nacházející se v nulové hladině
Látory RDDS (10) a RD2 (9), DN 0 pґ, - tlak aktivován na regulačním ventilu RDDS
V hydrodynamickém režimu I-IV - předplatitelé, / - nádrž doplňovací vody, 2, 3 - doplňovací čerpadlo a regulátor doplňování spodní zóny, 4 - předřazené čerpadlo, 5 - ohřívače páry a vody dálkového vytápění, 6 - čerpadlo sítě, 7 - špičkový ohřev vody, 8 , 9 - čerpadlo doplňování a regulátor doplňování horní zóny, 10 - regulátor tlaku "před" RDDS 11 - zpětný ventil tlaku odpovídá značce 60 m za uvažovaných podmínek nelze zřídit společnou statickou zónu pro celý systém zásobování teplem.
Možným řešením je rozdělení topného systému na dvě zóny s různé úrovně celkový statický tlak - do spodního s hladinou 50 m (řádek 5] -Si) a horního s hladinou 75 m (řádek S2-S2). S tímto řešením mohou být všichni spotřebitelé připojeni k systému zásobování teplem podle závislého schématu, protože statické tlaky v dolní a horní zóně jsou v přijatelných mezích. .
Aby při zastavení cirkulace vody v systému byly úrovně statického tlaku stanoveny v souladu s přijatými dvěma úrovněmi, je v místě jejich připojení umístěno oddělovací zařízení (viz obr. 8.9, b). Toto zařízení chrání topná síť z vysoký krevní tlak když se oběhová čerpadla zastaví, automaticky jej rozdělí na dvě hydraulicky nezávislé zóny: horní a dolní.
Při zastavení oběhových čerpadel zabraňuje poklesu tlaku ve vratném potrubí horní zóny regulátor tlaku "před" RDDS 10, který udržuje konstantní nastavený tlak Yardds v místě odběru impulsu. Při poklesu tlaku se zavře. Poklesu tlaku v přívodním potrubí je zabráněno a zpětný ventil 11, která je rovněž uzavřena. RDDS a zpětný ventil tedy rozdělí topnou síť na dvě zóny. Pro napájení horní zóny je instalováno doplňovací čerpadlo 8, které odebírá vodu ze spodní zóny a přivádí ji nahoru, a regulátor doplňování 9. Tlak vyvíjený čerpadlem je roven rozdílu mezi hydrostatické hlavice horní a dolní zóny je napájena doplňovacím čerpadlem 2 a regulátorem doplňování 3.
Regulátor RDDS je nastaven na tlak Yards (viz obr. 8.9, a). Regulátor doplňování RD2 je nastaven na stejný tlak.
V hydrodynamickém režimu udržuje regulátor RDDS tlak na stejné úrovni. Na začátku sítě napájecí čerpadlo s regulátorem udržuje tlak Hoi. Rozdíl těchto tlaků je vynaložen na překonání hydraulického odporu v zpětné potrubí mezi oddělovacím zařízením a oběhové čerpadlo zdroj tepla, zbytek tlaku se aktivuje v škrticí rozvodně u ventilu RDDS. Na Obr. 8.9 a tato část tlaku je znázorněna hodnotou AYardds. Plynová rozvodna v hydrodynamickém režimu umožňuje udržovat tlak při zpětná linka horní zóna není nižší než přijatá úroveň statického tlaku S2 - S2.
Piezometrické čáry odpovídající hydrodynamickému režimu jsou znázorněny na Obr. 8.9, a. Nejvyšší tlak ve zpětném potrubí u spotřebitele je IV 90-40 = 50 m, což je přijatelné. Tlak ve zpětném potrubí spodní zóny je také v přijatelných mezích.
V přívodním potrubí je maximální tlak za zdrojem tepla 160 m, což nepřekračuje to, co je přípustné na základě pevnostních podmínek* potrubí. Minimální piezometrická výška v přívodním potrubí je 110 m, což zajišťuje, že nedochází k varu vysokoteplotního chladiva, od kdy návrhová teplota 150°C minimální přípustný tlak je 40 m.
Piezometrický graf vyvinutý pro statické a hydrodynamické režimy tedy poskytuje možnost připojení všech účastníků podle závislého obvodu.
Ostatním možné řešení hydrostatický režim topného systému znázorněný na Obr. 8.9, je připojení řady účastníků přes nezávislé schéma. Zde mohou být dvě možnosti. První možností je instalace obecná úroveň statický tlak na
značka 50 m (čára Si - Si) a budovy umístěné na horních geodetických značkách jsou spojeny podle samostatného schématu. V tomto případě bude statický tlak v ohřívačích voda-voda budov v horní zóně na straně topného chladiva 50-40 = 10 m a na straně ohřívaného chladiva bude určen výškou budovy. Druhou možností je nastavení obecné úrovně statického tlaku na 75 m (čára S2 - Ss) se spojením budov horní zóny podle závislého schématu a budov dolní zóny - podle nezávislého . V tomto případě bude statický tlak v ohřívačích vody na straně chladicí kapaliny roven 75 m, tj. méně než přípustná hodnota (100 m).
Když je terén klidný, ale topné sítě jsou dlouhé, je potřeba instalovat čerpací posilovací stanice na přívodní a vratné potrubí. To je způsobeno skutečností, že přípustné tlakové ztráty v přívodním a vratném potrubí jsou nedostatečné pro zajištění optimálních hydraulických sklonů a jejich zvýšení instalací oběhových čerpadel, která vyvíjejí vysoké tlaky, je nemožné z důvodu pevnosti potrubí a. Při instalaci předávacích stanic podél trasy topné sítě se zvyšuje celkový tlak čerpadel, čímž je zajištěna cirkulace vody v systému a zvyšují se hydraulické sklony, přičemž poloha horní a dolní hranice tlaků v přívodním a vratném potrubí zůstává nezměněna. . Instalace předávacích stanic rovněž umožňuje zvýšit průchodnost stávající soustavy zásobování teplem.
|
|
Na Obr. 8.10 nahoře piezometrický graf sítě dálkového vytápění a dole umístění zdroje tepla, potrubí a čerpacích stanic. Pokud se při zachování zatížení topné sítě a sklonů piezometrických vedení omezíme pouze na instalaci oběhových čerpadel na stanici, pak musí vyvinout tlak 140 + 40 + 40 = 220 m Maximální piezometrický tlak na začátku sítě bude 210 m, což je vzhledem k pevnosti potrubí nepřijatelné. Takový piezometrický graf je na Obr. 8.10 tečkovaná čára. Tlak ve zpětném potrubí na konci hlavního potrubí je 100 m, což neumožňuje připojení spotřebičů podle závislého okruhu. Tento tlak je limitem pro nezávislého
Rýže. 8.10. Piezometrický graf. síť dálkového vytápění
1 - zdroj tepla;
2 - umístění pomocných čerpadel na přívodních a vratných tepelných potrubích; 3 - koncový účastník; S - S - čára celkového statického tlaku; #„, N N,
N p. a n. P
Tlaky vyvíjené čerpadly: síť, doplňování, posilovač na přívodním potrubí, posilovač na zpětném potrubí;
I3 - výška budov
spojení. Při instalaci čerpacích stanic se tlak oběhového čerpadla* zdroje tepla sníží na 140 m a maximální tlak na začátku sítě se sníží na 130 m, tedy na přípustnou úroveň. V tomto případě snížení tlaku v přívodním potrubí mezi zdrojem tepla a čerpací stanicí nezpůsobí nepřijatelné snížení tlaku na konci sítě. Posilovací čerpadla zvyšují tlak v této zóně z 80 na 120 m V důsledku tohoto rozhodnutí se tlak v přívodním potrubí pohybuje od 80 do 130 m.
Rozvodna na vratném potrubí snižuje tlak na konci sítě mezi rozvodnou a účastníkem 3. V této zóně tlak ve vratném potrubí nepřesahuje přípustnou hodnotu 60 m.
V důsledku instalace přečerpávacích předávacích stanic na dálkovou tepelnou síť je tak možné udržet umístění piezometrických vedení v přívodním i vratném potrubí v přijatelných mezích při zachování ekonomicky odůvodněné specifické tlakové ztráty.
Sníží-li se terén od zdroje tepla, výrazně se zvýší tlak ve zpětném vedení okrajové zóny území a může dojít až za přípustné meze. Pro snížení tlaku v této části vratného potrubí je na něm instalována pomocná čerpací stanice. Takový případ je znázorněn na Obr. 8.11. Pokud na vratném potrubí nenainstalujete čerpací stanici, pak se tlak u koncového uživatele 3 bude rovnat 60 + 30 = 90 m, což nedovolí závislé připojení. b. piezometrické vedení přívodních a vratných tepelných trubek pro systém. Bez čerpací stanice s tlakem vyvinutým oběhovým čerpadlem 130 + 30 = 160 m jsou na Obr. 8.11 tečkovaná čára. Maximální tlak v přívodním potrubí je 140 + 30 = 170 m, to znamená, že překračuje přípustný tlak (160 m). V důsledku instalace pomocných čerpadel na vratné tepelné potrubí piezometrické vedení přívodního tepelného potrubí ekvidistantně klesne o 30 m a tlak ve vratném tepelném potrubí mezi čerpací stanicí a koncovým uživatelem je v zóně
|
Rýže. 8 12. Piezometrický graf otopné sítě s výrazně sníženým terénem od zdroje tepla a rozdělení soustavy na dvě statické zóny l - piezometrický graf, schéma b-obvodu systémy zásobování teplem; /-IV - předplatitelé; Si - Si - čára celkového statického tlaku v horní zóně; S2 - Sj - čára celkového statického tlaku v dolní zóně; 1 - automatický řezací stroj; 2 - posilovací čerpadlo; 3 - regulátor podávání pro Dolní zónu |
Umístěte systém do dvou statických zón: horní v blízkosti zdroje a spodní na deriferii. Takový případ je znázorněn na Obr. 8.12. Pro snížení tlaku ve zpětném potrubí byla na konci potrubí v bodě M instalována rozvodna pomocného čerpadla. Čerpadla vyvíjejí dopravní výšku 40 m To umožňuje snížit dopravní výšku vyvíjenou síťovými čerpadly na 85 m a tím snížit tlak v přívodním potrubí.
Tepelná síť je rozdělena do dvou statických zón: horní u zdroje tepla s piezometrickou výškou 50 m a spodní v okrajové části sítě s piezometrickou výškou 50 m Pro rozdělení sítě při čerpadlech jsou zastaveny do dvou statických zón, na přívodním potrubí je instalován řezací stroj 1 a na zpětném potrubí je zpětný ventil. Při zastavení čerpadel se tlak v potrubí začíná vyrovnávat a tlak ve vratném potrubí se zvyšuje v oblasti od čerpací stanice po koncový bod IV. Zvýšení tlaku se přenese přes impulsní trubici do regulátoru, který ovládá řezací ventil, ventil se uzavře a hydraulicky rozdělí přívodní potrubí na dvě zóny. Proudění vody z horní zóny do spodní zóny je zabráněno zpětným ventilem nainstalovaným na vratném potrubí. Výsledkem je, že ve statickém režimu bude síť rozdělena do dvou zón s úrovněmi Si - Si a S2 - 52.
Udržení statické úrovně horní zóny zajišťuje napájecí zařízení zdroje tepla. Udržování statické hladiny spodní zóny zajišťuje dvoupulzní škrticí klapka 3. Hlavním impulsem je tlak ve vratném potrubí, rozlišovacím je tlak v přívodním potrubí spodní zóny.
Hydraulický výpočet topných sítí, prováděný pro výběr škrticích zařízení a vývoj provozního režimu, se provádí za účelem stanovení tlakových ztrát v potrubí topné sítě od zdroje tepla ke každému spotřebiteli při skutečném tepelném zatížení a stávajícím schématu tepelné sítě. .
Při hydraulickém výpočtu potrubí se stanoví předpokládaný průtok síťové vody, který je součtem předpokládaných nákladů na vytápění. Před hydraulický výpočet makeup návrhový diagram topné sítě se zakreslením délek a průměrů potrubí, místních odporů a odhadovaných průtoků chladiva pro všechny úseky topné sítě. Vyberte designovou řadu. Směr pohybu chladicí kapaliny z kotelny k jednomu z účastníků je brán jako konstrukční linie a tento účastník musí být nejvzdálenější.
V tomhle diplomová práce hydraulický výpočet topná síť byla dokončena na počítači pomocí tabulkového systému Excel.
Celková tlaková ztráta v potrubí je určena vzorcem:
kde N l - lineární tlaková ztráta v oblasti, m;
N m - tlaková ztráta v místních odporech, m;
R l - měrná lineární tlaková ztráta, kg/m 2 m;
l uch - délka konstrukčního úseku, m;
a - průměrný místní ztrátový koeficient;
1 ekv. - ekvivalentní délka lokálních odporů, m;
l np - redukovaná délka vypočteného úseku potrubí, m;
p - hustota chladicí kapaliny, kg/m3, Specifická tlaková ztráta v důsledku tření:
kde je koeficient hydraulického tření;
Rychlost vody v potrubí, m/s;
g - zrychlení volného pádu, m/s 2 ;
p - hustota chladicí kapaliny, kg/m3;
d - vnitřní průměr potrubí, m;
Součinitel hydraulického tření při Re< Re пр - рассчитывается по формуле Альтшуля:
kde K e - absolutní ekvivalent drsnosti ve vodovodních sítích je 0,001 m at stávající schéma), 0,0005 m (s navrženým schématem);
Re je skutečné Reynoldsovo kritérium, Re>>68.
Počítá se rychlost vody v potrubí a jednou ze základních rovnic je rovnice kontinuity
kde G set je průtok síťové vody v oblasti, kg/s;
d int - vnitřní průměr potrubí, m.
Délka přímého úseku potrubí o průměru d int, jehož lineární tlaková ztráta se rovná poklesu tlaku v místních odporech, je ekvivalentní délkou místních odporů:
Kde je součet místních koeficientů odporu.
Při zjišťování koeficientů lokálního odporu potřebujeme znát umístění všech úhlů natočení trasy, ventilů a dalších armatur. Kvůli nedostatku takových informací, kvůli velké délce topného potrubí, velké množství U objektů spotřeby tepla budou provedeny hydraulické výpočty bez zohlednění místních odporů. Průměrný místní ztrátový koeficient a, jak je uvedeno, se rovná 0,1. Všechny hydraulické výpočty byly provedeny s ohledem na toto pravidlo.
Zkrácená délka úseku topné sítě se vypočítá podle vzorce:
Stabilizace hydraulického režimu a absorpce přetlaku v topných bodech při absenci automatických regulátorů se provádí pomocí konstantní odpory- škrticí membrány.
Škrticí membrány jsou instalovány před systémy spotřeby tepla nebo ve vratném potrubí nebo na obou potrubích v závislosti na hydraulickém režimu požadovaném pro systém.
Průměr otvoru škrticí klapky je určen vzorcem:
kde G je odhadovaný průtok vody přes membránu škrticí klapky, t/h;
N - tlak škrcený membránou, m.
Tlak škrcený v membráně se zjišťuje jako rozdíl mezi dostupným tlakem před systémem spotřeby tepla nebo samostatným zásobníkem tepla a hydraulickým odporem systému (s přihlédnutím k odporu v něm instalovaných škrticích zařízení) nebo odpor tepelného výměníku. Je-li konstrukční průměr membrány menší než 2,5 mm, přetlak je přiškrcen ve dvou membránách, které se instalují do série (ve vzdálenosti minimálně 10 průměrů potrubí) nebo na přívodní a vratné potrubí. Aby nedošlo k ucpání, neinstalujte škrticí membrány s průměrem otvoru menším než 2,5 mm. Membrány škrticí klapky jsou obvykle instalovány v přírubových spojích (na bod ohřevu po bahenní pasti) mezi uzavírací ventily, což umožňuje jejich výměnu bez vypouštění vody ze systému.
Výpočty byly provedeny pomocí tabulek Excel pro Windows.
Pro hydraulický režim této topné sítě platí následující požadavky:
a) tlak ve vratném potrubí musí zajistit zaplavení horních spotřebičů otopných soustav a nesmí překročit přípustné pracovní tlak v místních systémech. Otopné soustavy navrhovaných objektů jsou osazeny litinovými článkovými radiátory s přípustným provozním tlakem 60 m.w.c.;
b) tlak vody v sacích potrubích sítě a doplňovacích čerpadel by neměl překročit to, co je přípustné za podmínek pevnosti konstrukce čerpadla a neměl by být nižší než 0,5 kgf/cm 2 ;
c) tlak vody ve zpětném potrubí topné sítě musí být alespoň 0,5 kgf/cm 2, aby se zabránilo úniku vzduchu;
d) tlak v přívodním potrubí při provozu síťových čerpadel musí být takový, aby se voda v žádném místě přívodního potrubí, ve zařízení zdroje tepla a v zařízeních přímo napojených odběrných systémů tepla nevařila při maximální teplotě do tepelných sítí, přičemž tlak v zařízení, zdroji tepla a topné síti by neměl překročit přípustné limity jejich pevnosti;
e) statický tlak v systému zásobování teplem musí být takový, aby v potrubí v případě zastavení čerpadel sítě zajistil, že horní topná zařízení v budovách a nezničila spodní zařízení.
f) pokles tlaku na topných bodech spotřebitele nesmí být menší hydraulický odpor systémy spotřeby tepla s přihlédnutím k tlakovým ztrátám v škrticích membránách a tryskách výtahu;
Na základě těchto požadavků by minimální poloha vedení statického piezometru měla být 3-5 metrů nad nejvýše umístěnými zařízeními a maximální hodnota by neměla přesáhnout 80 m.
Pro zohlednění vzájemného vlivu terénu, výšky účastnických soustav, tlakových ztrát v tepelných sítích a řady požadavků v procesu vývoje hydraulického režimu topné sítě je nutné sestrojit piezometrický graf. Na piezometrickém grafu jsou hodnoty hydraulického potenciálu vyjádřeny v jednotkách tlaku.
Piezometrický graf znázorňuje grafický obrázek tlak v topné síti vzhledem k terénu, na kterém se nachází. Na piezometrickém grafu je v určitém měřítku vykreslen terén, výška připojených budov a hodnoty tlaku v síti. Délka sítě je vynesena na vodorovnou osu grafu a tlaky jsou vyneseny na svislou osu grafu. Tlakové čáry v síti jsou zakresleny pro provozní i statický režim.
Piezometrický graf
Piezometrický graf je grafické znázornění tlaku v topné síti vzhledem k ploše, na které je položen. Na piezometrickém grafu je v určitém měřítku vykreslen terén, výška připojených budov a hodnoty tlaku v síti. Na vodorovnou osu grafu je vynesena délka sítě a na svislou osu tlaky. Piezometrický graf je vytvořen následovně:
1) vezmeme-li nadmořskou výšku nejnižšího bodu topné sítě za nulovou, nakreslíme terénní profil podél trasy hlavní magistrály a odboček, jejichž nadmořské výšky se liší od nadmořských výšek hlavní. Výšky připojených budov jsou uvedeny na profilu;
2) nakreslete čáru definující statický tlak v systému (statický režim). Pokud tlak v jednotlivých bodech soustavy překračuje meze pevnosti, je nutné zajistit připojení jednotlivých spotřebičů podle samostatného okruhu nebo rozdělení tepelných sítí do zón s volbou vlastního vedení statického tlaku pro každou zónu. Na divizních uzlech, které instalují automatická zařízenířezání a doplňování topné sítě;
3) nakreslete tlakovou čáru zpětného vedení na piezometrickém grafu. Sklon vedení je určen na základě hydraulického výpočtu tepelné sítě. Výška tlakové čáry na grafu je zvolena s ohledem na výše uvedené požadavky na hydraulický režim. Při nerovnoměrném profilu trasy není vždy možné současně splnit požadavky na plnění horních bodů soustav spotřeby tepla bez překročení přípustných tlaků. V těchto případech zvolte režim, který odpovídá síle topných zařízení, a samostatné systémy, jejichž zátoka nebude poskytnuta pro jejich nízkou polohu.
Čára piezometrického grafu vratného potrubí hlavního potrubí v průsečíku s pořadnicí odpovídající začátku topné sítě určuje požadovaný tlak ve vratném potrubí instalace ohřevu vody (na vstupu do sítě čerpadlo);
4) nakreslete napájecí čáru piezometrického grafu. Sklon vedení je určen na základě hydraulického výpočtu tepelné sítě. Při volbě polohy piezometrického grafu jsou zohledněny požadavky na hydraulický režim a hydraulické charakteristiky síťového čerpadla. Čára piezometrického grafu přívodního potrubí v místě průsečíku s pořadnicí odpovídající začátku topné sítě určuje požadovaný tlak na výstupu z topného zařízení. Tlak v libovolném bodě topné sítě je určen velikostí segmentu mezi tímto bodem a přímkou piezometrického grafu přívodního nebo vratného potrubí.
Z piezometrického grafu je zřejmé, že statický tlak na vstupech z kotelny je DN = 20 m.w.s.
Při projektování a provozu rozvětvených tepelných sítí se využívá graf pro zohlednění vzájemného vlivu profilu plochy, výšek připojených objektů, tlakových ztrát v tepelné síti a účastnických instalací. Pomocí piezometrického grafu lze snadno určit tlak a dostupný tlakový rozdíl v libovolném bodě topné sítě.
Na základě piezometrického grafu se vybere schéma připojení účastnických instalací, vyberou se pomocná čerpadla, doplňovací čerpadla a automatická zařízení.
Tlakový graf je vytvořen pro klidové stavy systému (hydrostatický režim) a dynamický režim.
Dynamický režim je charakterizován linií tlakové ztráty v přívodním a vratném potrubí na základě hydraulického výpočtu sítě a je určen provozem čerpadel sítě.
Hydrostatický režim udržují doplňovací čerpadla po dobu, kdy jsou síťová čerpadla vypnuta.
Předplatitelé s různými tepelná zatížení. Mohou se nacházet u různých geodetických značek a mít různé výšky. Topné systémy účastníků mohou být navrženy tak, aby s nimi spolupracovaly různé teploty voda. V těchto případech je nutné předem určit tlaky nebo tlaky v libovolném místě topné sítě.
K tomu se zkonstruuje piezometrický graf nebo graf tlaků topné sítě, na kterém se v určitém měřítku vynese terén, výška připojených budov a tlak v topné síti; je snadné určit tlak (tlak) a dostupný tlak (tlakovou ztrátu) v libovolném bodě sítě a účastnických systémů.
Kromě stanovení tlaků v libovolném bodě sítě a pomocí piezometrického grafu můžete zkontrolovat shodu maximálních tlaků v topné síti s pevností prvků systémů zásobování teplem. Na základě tlakového plánu jsou vybrána schémata připojení spotřebitelů k topné síti a vybráno zařízení topné sítě (síťová a doplňovací čerpadla, automatické regulátory tlak, atd.). Harmonogram je sestaven pro dva režimy provozu tepelných sítí - statický a dynamický.
Statický režim je charakterizován tlaky v síti, když síť nefunguje, ale doplňovací čerpadla jsou zapnutá. V síti nedochází k cirkulaci vody. V tomto případě musí doplňovací čerpadla vyvinout tlak, který zajistí nevření vody v topné síti.
Dynamický režim je charakterizován tlaky, které vznikají v topné síti a v soustavách spotřebičů tepla při provozu síťových čerpadel zajišťujících cirkulaci vody v soustavě.
Pro hlavní topnou síť a dlouhé větve je vyvinut piezometrický graf. Lze jej postavit až po provedení hydraulického výpočtu potrubí - na základě vypočtených tlakových ztrát v úsecích topné sítě.
Graf je vykreslen podél dvou os – vertikální a horizontální. Na svislé ose jsou tlaky v libovolném místě sítě, tlaky čerpadel, profil sítě, výška otopných soustav v metrech a na vodorovné ose jsou délky úseků topné sítě.
Při konstrukci se běžně předpokládá, že osa potrubí a geodetické značky pro instalaci čerpadel a topných zařízení v prvním patře budov se shodují se značkou země. Nejvyšší poloha vody v topné systémy se shoduje s horní značkou budovy.
Celkový tlak ve výtlačném potrubí síťového čerpadla odpovídá segmentu H n. Celkový tlak na zpětném kolektoru zdroje tepla odpovídá segmentu H o.
Tlak vyvinutý síťovým čerpadlem odpovídá vertikálnímu segmentu H C = H H -H 0, tlaková ztráta v instalaci tepelného zpracování zdroje dodávky tepla (v síťových ohřívačích popř. teplovodní kotle) odpovídají vertikálnímu segmentu Н Т Tedy tlak na přívodním potrubí zdroje tepla odpovídá vertikálnímu segmentu Н it = Н с -.
Metodika sestavení grafu:
- 1) Staví se dálnice, její nadmořská výška se podmíněně shoduje s nadmořskou výškou terénu;
- 2) Na profilu trasy jsou zakresleny výšky napojení budov v přijatém měřítku;
- 3) Z podmínek plnění vodou je sestrojeno vedení statického tlaku topné instalace a vytváření přetlaku v jejich nejvyšších bodech (tlaková rezerva 5 m nad nejvyšší budovou);
- 4) Piezometrický tlak ve vratném potrubí topné sítě by neměl být menší než 5 mv. Umění. aby nedošlo k vytvoření vakua a úniku vzduchu.
Graf je nakreslen na milimetrový papír ve formátu 297 x 420. Pro konstrukci použijte následující měřítka:
Horizontální - 1:1000, 1:500; vertikální - 1cm - 5m.
Určete dostupný tlak pro každou UT (tepelnou komoru):
Disp. = Nfeed tr. - Nobratn.tr.