Pri načrtovanju in obratovanju ogrevalnih omrežij se poleg tlaka pogosto uporablja tudi druga enota hidravličnega potenciala - tlak. Tlak je tlak, izražen v linearnih enotah (običajno metrih) stolpca tekočine, ki se prenaša po cevovodu.
Tlak in tlak sta povezana z naslednjim razmerjem
Н = р/ρg, (1)
kjer je H glava, m;
p - tlak hladilne tekočine, Pa;
ρ – gostota hladilne tekočine, kg/m3;
Podobno razmerje je povezano s padcem tlaka in izgubo tlaka v omrežju oziroma razpoložljivo tlačno razliko in razpoložljivim tlakom (tlačno razliko) v omrežju.
ΔΗ= Δр / ρg ali h = R / ρg,
kjer je ΔΗ izguba tlaka ali razpoložljivi tlak, m; p - padec tlaka ali razpoložljiva tlačna razlika Pa; h in R - specifična izguba tlaka (brezdimenzijska vrednost) in specifični padec tlaka, Pa / m.
Polni pritiskšteto od enega splošnega pogojnika vodoravna raven.
Tlak, izmerjen ne od konvencionalne vodoravne ravni, ki je skupna celotnemu omrežju, temveč od ravni osi cevovoda na določeni točki, se imenuje piezometrična glava ali piezometrična višina.
Pri načrtovanju in obratovanju razvejanih toplotnih omrežij, ko je treba upoštevati medsebojni vpliv številnih dejavnikov, ki določajo hidravlični način omrežja: geodetski profil območja, višina naročniških objektov, izgube tlaka v toplovodnem omrežju in naročniku. inštalacij itd., se pogosto uporablja piezometrični graf. Piezometrični graf prikazuje teren, višine povezanih stavb in velikost niza v omrežju v določenem merilu. Z uporabo piezometričnega grafa je enostavno določiti tlak in razpoložljiv tlak na kateri koli točki omrežja in naročniškega sistema.
Piezometrični graf zaradi svoje jasnosti omogoča preprosto krmarjenje po hidravličnem načinu ogrevalnih omrežij in lokalnih sistemov. Oblikovanje omrežja brez upoštevanja piezometričnega grafa, zlasti v pogojih zapletenega profila, lahko privede do neracionalnih shem naročniškega povezovanja, neupravičene gradnje črpalnih postaj in oteži delovanje celotnega sistema oskrbe s toploto kot celote.
Piezometrični graf (graf tlaka) je mogoče sestaviti šele po izvedbi hidravličnega izračuna cevovodov - na podlagi izračunanih padcev tlaka v odsekih omrežja. Na grafu se v izbranem merilu izriše profil trase toplovodnega omrežja; višine ogrevalnih sistemov, priključenih na toplotno omrežje, pogojno enake višinam stavb; vrednosti tlaka črpalke na kateri koli točki v omrežju v statičnem in dinamičnem načinu.
Običajno se domneva, da so osi cevovodov in geodetske oznake za namestitev črpalk in ogrevalne naprave v prvem nadstropju stavb sovpadajo s tlemi. Najvišji položaj vode v ogrevalnem sistemu sovpada z najvišjim nivojem stavbe.
Graf je narisan vzdolž dveh osi - navpične in vodoravne. Na navpični osi so tlaki na kateri koli točki omrežja, tlaki črpalk, profil omrežja in višina ogrevalnih sistemov v metrih.
Primer risanja grafa je prikazan na sl. 1.
riž. 1. Piezometrični graf dvocevnega vodovodnega ogrevalnega omrežja.
Dolžine posameznih odsekov omrežja so narisane vzdolž vodoravne osi, prikazano relativni položaj vodoravno značilnih porabnikov toplote. Vsi odčitki tlaka so narejeni iz stopnje I-I, ki običajno ustreza nadmorski višini osi omrežnih črpalk, vzeti kot geodetska kota »0«.
Prikazano pod grafom shema vezja toplovodno omrežje, za katerega se izvaja gradnja.
Točka A označuje lokacijo vira toplote oziroma lokacijo omrežne črpalke. Točka L ustreza lokaciji zadnjega porabnika toplote, katerega višina ogrevalnega sistema je enaka segmentu LM na navpični lestvici. Porabnik toplote je odmaknjen od vira toplote na razdalji, ki je na vodoravnem merilu enaka segmentu AL v metrih.
V točki D je odcep do porabnika E; višina ogrevalnega sistema potrošnika je označena z segmentom EN na navpični lestvici. Črpalka v točki A ustvarja tlak v dovodnem vodu N N, tlak v povratnem vodu N B. Tlačna razlika N N - N B = N C imenovan pritisk, razvita omrežna črpalka.
Sprememba tlaka v dovodnem vodu na grafu je prikazana z nagnjeno črto A 1 L 1.
Presežek točke A 1 nad L 1 predstavlja izgubo tlaka v dovodnem toplovodu od točke A do točke L. Količina izgube tlaka je določena s hidravličnim izračunom in je v dovodnem toplovodu ΔH 1 = H H - H L1, m, in v povratni toplotni cevi
ΔH 2 =H L2 – H V, m.
Vrstica A 2 L 2 prikazuje naravo spremembe tlaka v povratnem vodu. Spremembo tlaka v odcepih toplovodov prikazujeta črti D 1 E 1 in D 2 E 2.
Razliko v tlaku v dovodnem in povratnem toplovodu imenujemo razpoložljivi tlak na omrežni točki.
Tlak v dovodnem toplovodu v točki K: H 1 = H K1 - Z, m, kjer je Z geodetska višina cevovoda v točki K, m.
Tlak v povratnem toplovodu: H 2 = H K2 -Z, m.
Razpoložljivi tlak v točki K:
ΔН К = Н 1 – Н 2 = (Н К1 – Z) – (Н К2 – Z) = Н К1 – Н К2, m.
Po analogiji s formulo (2) je razpoložljivi tlak v točki L enak ΔН L1 - Н L2.
Sprememba tlaka v toplovodih, prikazana s črtama A 1 L 1 in L 2 A 2, ustreza dinamičnemu načinu delovanja sistema za oskrbo s toploto, to je, ko omrežna črpalka deluje in se hladilno sredstvo premika. Ko se omrežna črpalka ustavi in kroženje hladilne tekočine preneha, se tlaka v obeh vodih izenačita in nastavita na zgornjo oznako najvišje in najvišje nameščenega ogrevalnega sistema, ki je povezan z ogrevalnim omrežjem vzdolž odvisno vezje(pri temperaturi vode do 100 °C).
Na sl. 1 črta statičnega tlaka je prikazana s pikčasto vodoravno črto A 3 M.
Pri hidravličnem izračunu parnih omrežij lahko zaradi nizke gostote pare zanemarimo profil parovoda. Padec tlaka na odseku parovoda je enak razliki tlaka na končnih točkah odseka.
Da bi preprečili napačne odločitve, je treba pred izvedbo hidravličnega izračuna vodovodnih omrežij začrtati možna narava piezometrični graf in na njegovi podlagi izberite dovoljene meje tlačnih izgub, ki ne zapletajo diagrama ogrevalnega omrežja in naročniških vhodov. Na podlagi tehničnega in ekonomskega izračuna je potrebno le razjasniti vrednost izgube tlaka, ne da bi presegli meje, navedene v piezometričnem grafu. Ta postopek projektiranja omogoča upoštevanje tehničnih in tehnično-ekonomskih lastnosti projektiranega objekta.
Pri izdelavi piezometričnega grafa v obdobju načrtovanja je treba upoštevati naslednje: naslednje pogoje:
1. Tlaki v sistemih porabnikov toplote, priključenih na omrežje, ne smejo presegati dovoljenih meja. V naročniških sistemih ogrevanja dovoljeni tlak ne sme presegati 60 m Največji tlak za povratni vod je 60 m; v dovodnem vodu je lahko višji od 60 m, saj ga lahko vedno znižamo (dušimo) do tlaka v povratnem vodu.
2. Zagotavljanje presežnega (nad atmosferskega) tlaka na vseh točkah omrežja in naročniških sistemov za preprečevanje puščanja zraka.
3. Zagotavljanje tlakov, ki ustrezajo temperaturi nasičenja v omrežju, da se prepreči vrenje vode. Na nobeni točki v omrežju tlak v dovodnem vodu ne sme biti nižji od statičnega tlaka, to pomeni, da piezometrični graf dovodnega voda ne sme prečkati voda statičnega tlaka.
4. Minimalna vrednost tlaka pred omrežnimi črpalkami mora biti najmanj 5-10 m.
5. Tlak v lokalnih porabniških sistemih ne sme biti nižji od statičnega tlaka samih lokalnih sistemov (statični tlak je enak višini sistema). V nasprotnem primeru se lahko zgornji del sistemov izprazni in pride do vsesavanja zraka.
6. Na priključnih točkah porabnikov morajo razpoložljivi tlaki ustrezati izgubam tlaka v lokalnih sistemih, ko hladilno sredstvo prehaja v izračunanih količinah.
Vse te zahteve morajo biti izpolnjene tako med delovanjem sistema, torej ko voda kroži, kot tudi ob prenehanju kroženja, to je v statičnem stanju sistema.
Vrednost tlakov in njihova porazdelitev po omrežju je izhodišče za izbiro povezovalnih shem za porabnike toplote. Tlačni način v omrežju je najpomembnejši pri izbiri shem priključitve ogrevalnih sistemov na toplotno omrežje.
Za analizo delovanja ogrevalnih omrežij, izbiro omrežne opreme in sheme za priključitev naročnikov na ogrevalna omrežja je potrebno razviti hidravlične načine omrežij za ogrevanje vode (piezometrične grafe). Prikazujejo spremembe tlaka po dolžini cevovodov in v elementih ogrevalnih omrežij. Treba je razviti hidravlične načine za ogrevanje in neogrevalna obdobja, kot tudi za nujne načine.
Piezometrični graf je sestavljen za dva načina delovanja: statični, ko omrežna črpalka ne deluje, in dinamični, ko omrežna črpalka deluje. V statičnem načinu kroženja vode ni, njen tlak pa je na vseh točkah cevovoda enak. Velikost tega tlaka mora zadostovati za polnjenje lokalnih sistemov ogrevanja, prezračevanja in oskrbe s toplo vodo v primeru zaustavitve omrežne črpalke. V praksi statični tlak je podprt z delovanjem dopolnilne črpalke, ki je priključena na sesalno cev omrežne črpalke. V skladu s tem mora biti tlak, ki ga razvije dovodna črpalka, enak tlaku pred glavno črpalko.
Pri izračunu piezometričnega grafa morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:
1. Statični tlak v sistemih za oskrbo s toploto z vodo kot hladilno tekočino ne sme presegati dovoljenega tlaka v opremi vira toplote, v cevovodih vodnih ogrevalnih omrežij, v opremi ogrevalnih točk ter v ogrevanju, prezračevanju in vročini vodovodne sisteme porabnikov, ki so neposredno priključeni na toplovodna omrežja.
2. Statični tlak mora zagotavljati, da so sistemi ogrevanja, prezračevanja in oskrbe s toplo vodo za porabnike, ki so neposredno priključeni na toplovodna omrežja, v primeru zaustavitve omrežne črpalke napolnjeni z vodo.
3. Tlak vode v dovodnih cevovodih omrežij za ogrevanje vode med delovanjem omrežnih črpalk je treba vzeti na podlagi pogojev ne-vrele vode, ko je maksimalna temperatura na kateri koli točki dovodnega cevovoda, v opremi virov toplote in v napravah potrošniških sistemov, ki so neposredno povezani z ogrevalnimi omrežji.
4. Tlak vode v povratnih cevovodih omrežij za ogrevanje vode pri obratovanju omrežnih črpalk mora biti previsok (vsaj 0,05 MPa), ne sme presegati dovoljenega tlaka v potrošniških sistemih in zagotoviti polnjenje lokalnih sistemov (presegati tlak, ki ga ustvari vodni stolpec v ogrevalnih sistemih večnadstropnih stavb).
5. Tlak in temperatura vode v sesalnih ceveh omrežnih, dopolnilnih, spodbujevalnih in mešalnih črpalk ne smeta presegati tistih, ki jih dovoljujejo trdnostni pogoji konstrukcije črpalke.
6. Padec tlaka na vhodu dvocevnih vodnih ogrevalnih omrežij v stavbe pri določanju tlaka omrežnih črpalk (za povezavo z dvigalom ogrevalnih sistemov) je treba vzeti enako izračunani izgubi tlaka na vhodu in v lokalnem sistemu z koeficient 1,5, vendar ne manj kot 0,15 MPa.
Piezometrični graf kaže, da:
1. Tlak v sesalni cevi omrežne črpalke je višji od 5 m, da se prepreči kovitacija.
N vse. = 10m > 5m
2. Tlačni vod v povratnem vodu se nahaja nad vsemi objekti, kar zagotavlja napolnjenost vseh naročniških ogrevalnih sistemov z vodo. Pogoj je izpolnjen.
3.Tlak povratnega voda ne presega dovoljene trdnosti
N dodaj. = 60 m;
N arr. = 45,8 m;
N arr.< Н доп.
Pogoj je izpolnjen.
4. Tlak v dovodnem vodu N G ne presega dovoljenega tlaka za trdnost cevi.
N dodaj. tr. = 100 m;
N pod tr. . = 66,7 m;
N pod tr. .< Н доп. тр.
Pogoj je izpolnjen.
5. Tlak v povratnem vodu v statičnih in dinamičnih načinih ne presega jakosti dovoljenega tlaka v elementih sistemov za porabo toplote:
N arr. = 45,8 m;
N dodaj. = 60 m;
N arr.< Н доп.
Pogoj je izpolnjen.
6. Tlak v napajalnem vodu presega tlak nasičenja, tj. je izpolnjen pogoj brez vrelišča za dano temperaturo hladilne tekočine 150 °C.
Izbira črpalke
Če želite izbrati katero koli črpalko, morate poznati njeno zmogljivost (pretok) in razvit tlak (tlak). Upoštevati je treba, da morajo biti zahtevani načini delovanja (zmogljivost in tlak) v mejah delovno območje njene značilnosti. Na podlagi zahtevanega pretoka in tlaka na grafu sumarnega polja najprej izberemo črpalko zahtevane velikosti, nato pa z grafično karakteristiko razjasnimo pravilnost izbire in določimo vse druge kazalnike (koeficient koristno dejanje, moč na gredi elektromotorja, število vrtljajev, premer rotorja).
Zmogljivost omrežne črpalke je enaka skupnemu pretoku hladilne tekočine v ogrevalnem omrežju za ogrevanje, prezračevanje in oskrbo s toplo vodo.
Tlak omrežne črpalke, MPa, se porabi za premagovanje upora ogrevalnega sistema
kje je izguba tlaka omrežno opremo kotlovnica, MPa;
Izguba tlaka v napajalnem vodu, MPa;
Izguba tlaka v povratnem vodu, MPa;
Izguba tlaka pri naročniku, MPa.
Izguba tlaka se določi z uporabo piezometričnega grafa.
IN dvocevni sistemi oskrba s toplo vodo, če gre za celoletno obremenitev oskrbe s toplo vodo, je priporočljivo vgraditi vsaj dve omrežni črpalki z različne lastnosti: ena za delo v hladnem obdobju z največjo produktivnostjo, druga za črpanje vode v sistemu za oskrbo s toplo vodo v topel čas leto. Zmogljivost druge črpalke:
.
Poleg tega je obvezna vgradnja rezervne črpalke.
Za kompenzacijo puščanja vode in vzdrževanje zahtevane ravni piezometričnega tlaka, tako v statičnem kot v dinamičnem načinu, je treba namestiti črpalko za ličenje.
Predpostavlja se, da je tlak, ki ga razvije, enak tlaku v sesalni cevi omrežne črpalke in je določen s položajem piezometričnega voda v povratnem vodu. Pretok dopolnilne črpalke, m 3 / h, odvisno od vrste sistema za oskrbo s toploto, se določi po formulah:
Za napajanje zaprtega ogrevalnega omrežja
;
Za napajanje odprtega ogrevalnega omrežja
,
kjer je V prostornina vode v ogrevalnem sistemu, m3;
Največji pretok voda za oskrbo s toplo vodo, m 3 / h.
Količina vode v ogrevalnem sistemu se lahko določi z dejanskimi merami cevi (dolžina in premer) ali s posebnimi indikatorji, ki določajo količino vode na enoto toplotne moči. Količina vode je določena za vse elemente sistema za oskrbo s toploto: kotlovnico, zunanje cevovode, lokalne naročniške sisteme. Specifične količine vode, m 3 / MW, se lahko upoštevajo kot:
Za kotlovnico 
;
Za zunanje cevovode 
;
Za ogrevalne sisteme;
Za prezračevalne sisteme;
Za sisteme za oskrbo s toplo vodo;
, 
, 
, 
;
Ob upoštevanju zgoraj navedenega lahko količino vode določimo s formulo
kjer je skupna ocenjena poraba toplote v sistemu oskrbe s toploto, MW;
, , – ocenjena poraba toplote za ogrevanje, prezračevanje oziroma oskrbo s toplo vodo, MW.
Predpostavlja se, da je najmanjše število delujočih dopolnilnih črpalk: in zaprti sistemi– ena, v odprti – dve. V obeh primerih je predvidena ena rezervna črpalka enake zmogljivosti.
V sistemih za oskrbo s toploto se lahko črpalke uporabljajo kot omrežne obtočne in dopolnilne črpalke naslednje vrste:
1. SE – horizontalni spiralni tip z dvostopenjskimi tekači. Črpalke tipa SE se uporabljajo kot omrežne črpalke v velikih sistemih za oskrbo s toploto in so nameščene na dovodnih cevovodih toplovodnih omrežij za črpanje pregrete vode s temperaturo do 180°C in z delovnim tlakom na vstopu v črpalko od 0,4 do 2,5 MPa.
2. D – vodoravni enostopenjski s polspiralnim dovodom tekočine v rotor. Zasnovan za vodo s temperaturo, ki ni višja od 85 °C, in največ 20 m vodnega stolpca.
3. K – Centrifugalne črpalke vrsta konzole.
Značilnosti črpalk za ogrevalna omrežja so podane v referenčni literaturi.
Izračun omrežne črpalke:
Količina načrpane vode za zimske razmere:
Količina načrpane vode za poletne razmere:
, (t/uro);
Izberemo dve mrežni črpalki:
Za zimsko obdobje dve črpalki znamke D630-90 z naslednjimi parametri: premer rotorja - 450, nazivni pretok - 630 m³ / uro, skupna višina - 63 m, učinkovitost - 75%, moč gredi črpalke - 365 kW.
Za poletno obdobje D200-95 s parametri: premer rotorja - 240, nazivni pretok - 200 m³ / uro, skupna višina - 64 m, učinkovitost - 85%, moč gredi črpalke - 70 kW.
Na voljo je tudi ena rezervna črpalka znamke D630-90 in ena rezervna črpalka znamke D200-95.
Izračun dovodne črpalke:
, (MPa);
Količina načrpane vode:
, (m³), , (m³),
, (m³), , (m³);
, (t/h);
Izberemo dovodno črpalko K20/30 z naslednjimi parametri: premer rotorja - 162, nazivni pretok - 20 m³ / uro, skupna višina - 30 m, učinkovitost - 64%, moč gredi črpalke - 2,7 kW.
Na voljo je rezervna črpalka iste znamke.
Piezometrični graf je razvit za dva načina. Prvič, za statični način, ko v ogrevalnem sistemu ni kroženja vode. Predpostavlja se, da je sistem napolnjen z vodo pri temperaturi 100 °C, s čimer se odpravi potreba po vzdrževanju presežnega tlaka v toplotnih ceveh, da se prepreči vrenje hladilne tekočine. Drugič, za hidrodinamični način - v prisotnosti kroženja hladilne tekočine v sistemu.
Razvoj urnika se začne s statičnim načinom. Sprva iščejo možnost takšne razporeditve na grafu premice skupnega statičnega tlaka, da bi lahko vse naročnike priključili na toplotno omrežje po odvisnem krogu. Da bi to naredili, statični tlak ne sme presegati dovoljenega glede na moč naročniških inštalacij in mora zagotoviti, da so lokalni sistemi napolnjeni z vodo. Prisotnost skupne statične cone za celoten sistem oskrbe s toploto poenostavi njegovo delovanje in poveča Zanesljivost Enakomerno stopnjo statičnega tlaka je možno vzpostaviti le pri mirni topografski lokaciji območja oskrbe s toploto
statična cona se izkaže za nemogočo zaradi naslednje razloge. Najnižji položaj nivoja statičnega tlaka je določen iz pogojev polnjenja lokalnih sistemov z vodo in zagotavljanja največjega visoke zgradbe ki se nahaja v območju najvišjih geodetskih oznak, nadtlak najmanj 0,05 MPa. Ta pritisk se izkaže za nesprejemljivo visok za objekte, ki se nahajajo na tistem delu območja, ki ima najnižje geodetske kote. V takšnih pogojih je potrebno sistem za oskrbo s toploto razdeliti na dve statični coni. Eno območje je za del območja oskrbe s toploto z nizkimi geodetskimi nadmorskimi višinami, drugo - z visokimi.
Na sl. 8 9 prikazuje piezometrični graf in shematski prikaz sistema za oskrbo s toploto za območje s pomembno razliko v geodetskih oznakah tal (40 m). Del območja, ki meji na vir toplote, ima nulte geodetske oznake, v obrobnem delu območja so oznake višine 30 in 45 m, da se lahko zapolnijo ogrevalni sistemi stavb III in IV, ki se nahajajo na oznaki 40 m, z vodo in jih ustvarijo na najvišjih točkah sistemov nadtlaka 5 m, nivo skupnega statičnega tlaka naj se nahaja na približno 75 m (črta S2-S2). V tem primeru bo statična višina enaka 35 m. Vendar pa je višina 75 m nesprejemljiva za stavbe I in II, ki se nahajajo na ničelni ravni
Latorji RDDS (10) in RD2 (9), DN 0 p´, - tlak aktiviran na regulacijskem ventilu RDDS
V hidrodinamičnem načinu I-IV - naročniki, / - rezervoar za dopolnilno vodo, 2, 3 - dopolnilna črpalka in regulator dopolnjevanja spodnje cone, 4 - predvodna črpalka, 5 - grelniki vode za daljinsko ogrevanje, 6 - omrežna črpalka, 7 - vršno ogrevanje vode, 8 , 9 - dopolnilna črpalka in regulator dopolnjevanja zgornje cone, 10 - regulator tlaka "navzgor" RDDS 11 - povratni ventil tlaka ustreza oznaki 60 m v obravnavanih pogojih ni mogoče vzpostaviti skupnega statičnega območja za celoten sistem oskrbe s toploto.
Možna rešitev je razdelitev sistema oskrbe s toploto na dve coni s različne ravni polni statični tlak - do spodnjega z nivojem 50 m (linija 5] -Si) in zgornjega z nivojem 75 m (linija S2-S2). S to rešitvijo je mogoče vse porabnike priključiti na sistem oskrbe s toploto po odvisni shemi, saj so statični tlaki v spodnjem in zgornjem območju v sprejemljivih mejah. .
Da bi se ob prenehanju kroženja vode v sistemu ravni statičnega tlaka vzpostavile v skladu z dvema sprejetima nivojema, je na mestu njune povezave nameščena ločilna naprava (glej sliko 8.9, b). Ta naprava ščiti ogrevalno omrežje od visok krvni tlak ko se obtočne črpalke ustavijo, ga samodejno razreže na dve hidravlično neodvisni coni: zgornjo in spodnjo.
Ko so obtočne črpalke ustavljene, padec tlaka v povratnem cevovodu zgornje cone prepreči regulator tlaka "navzgor" RDDS 10, ki vzdržuje konstanten nastavljeni tlak Yardds na točki, kjer se vzame impulz. Ko tlak pade, se zapre. Padec tlaka v dovodnem vodu prepreči a povratni ventil 11, ki je tudi zaprta. Tako RDDS in protipovratni ventil prerežeta ogrevalno omrežje na dve coni. Za napajanje zgornje cone je nameščena dopolnilna črpalka 8, ki črpa vodo iz spodnje cone in jo dovaja na vrh, in regulator dopolnjevanja 9. Tlak, ki ga razvije črpalka, je enak razliki med hidrostatične glave zgornje in spodnje cone se napajajo s črpalko za dopolnjevanje 2 in regulatorjem za dopolnjevanje 3.
Regulator RDDS je nastavljen na tlak Yards (glej sliko 8.9, a). Regulator dopolnjevanja RD2 je nastavljen na isti tlak.
V hidrodinamičnem načinu regulator RDDS vzdržuje tlak na isti ravni. Na začetku omrežja dovodna črpalka z regulatorjem vzdržuje tlak Hoi. Razlika v teh tlakih se porabi za premagovanje hidravličnega upora v povratni cevovod med ločilno napravo in obtočna črpalka vir toplote, preostali del tlaka se aktivira v dušilni postaji na ventilu RDDS. Na sl. 8.9, ta del tlaka pa je prikazan z vrednostjo AYardds. Dušilna postaja v hidrodinamičnem načinu vam omogoča vzdrževanje tlaka pri povratna linija zgornja cona ni nižja od sprejete ravni statičnega tlaka S2 - S2.
Piezometrične črte, ki ustrezajo hidrodinamičnemu režimu, so prikazane na sl. 8.9, a. Najvišji pritisk v povratnem cevovodu pri porabniku je IV 90-40 = 50 m, kar je sprejemljivo. Tudi tlak v povratnem vodu spodnje cone je v sprejemljivih mejah.
V dovodnem cevovodu je največji tlak za toplotnim virom 160 m, kar ne presega dovoljenega glede na trdnostne pogoje* cevi. Najmanjša piezometrična višina v dovodnem cevovodu je 110 m, kar zagotavlja nevretje visokotemperaturnega hladilnega sredstva, od kdaj projektna temperatura 150°C minimalni dovoljeni tlak je 40 m.
Tako piezometrični graf, razvit za statične in hidrodinamične načine, zagotavlja možnost povezovanja vseh naročnikov glede na odvisno vezje.
Drugim možna rešitev hidrostatični način ogrevalnega sistema, prikazan na sl. 8.9, je povezava številnih naročnikov preko neodvisna shema. Tukaj sta lahko dve možnosti. Prva možnost je namestitev splošni ravni statični pritisk na
oznaka 50 m (linija Si - Si), stavbe, ki se nahajajo na zgornjih geodetskih oznakah, pa je treba povezati po samostojni shemi. V tem primeru bo statični tlak v grelnikih za ogrevanje vode in vode stavb v zgornjem območju na strani ogrevalnega hladilnega sredstva 50-40 = 10 m, na strani ogrevanega hladilnega sredstva pa bo določen z višino zgradbe. Druga možnost je nastavitev splošnega nivoja statičnega tlaka na 75 m (črta S2 - Ss) s povezavo stavb zgornje cone po odvisni shemi in stavb spodnje cone - po neodvisni. . V tem primeru bo statični tlak v grelnikih vode na strani hladilne tekočine za ogrevanje enak 75 m, to je manj od dovoljene vrednosti (100 m).
Kadar je teren miren, vendar so ogrevalna omrežja dolga, je treba na dovodne in povratne vode vgraditi črpalke za dvig tlaka. To je posledica dejstva, da so dovoljene izgube tlaka v dovodnih in povratnih cevovodih nezadostne za zagotovitev optimalnih hidravličnih naklonov, njihovo povečanje z vgradnjo obtočnih črpalk, ki razvijajo visoke tlake, pa je nemogoče zaradi trdnosti cevovodov in. Pri nameščanju podpostaj za povečanje tlaka vzdolž trase ogrevalnega omrežja se skupni tlak črpalk poveča, kar zagotavlja kroženje vode v sistemu, povečajo se hidravlični nagibi, medtem ko položaj zgornje in spodnje meje tlakov v dovodnih in povratnih cevovodih ostane nespremenjen. . Vgradnja podpostaje za dvig tlaka omogoča tudi povečanje prepustnosti obstoječega toplotnega sistema.
|
|
Na sl. 8.10 zgoraj prikazuje piezometrični graf daljinskega ogrevalnega omrežja, spodaj pa lokacijo vira toplote, cevovodov in črpališč. Če se ob ohranjanju obremenitve ogrevalnega omrežja in naklonov piezometričnih vodov omejimo le na namestitev obtočnih črpalk na postaji, morajo razviti tlak 140 + 40 + 40 = 220 m Največji piezometrični tlak na začetku omrežja bo 210 m, kar je zaradi trdnosti cevovodov nesprejemljivo. Tak piezometrični graf je prikazan na sl. 8.10 pikčasta črta. Tlak v povratnem vodu na koncu glavnega voda je 100 m, kar ne omogoča priključitve porabnikov po odvisnem krogu. Ta pritisk je meja za neodvisnega
riž. 8.10. Piezometrični graf. daljinsko ogrevalno omrežje
1 - vir toplote;
2 - lokacijo črpalk za dvig tlaka na dovodnem in povratnem toplovodu; 3 - končni naročnik; S - S - linija skupnega statičnega tlaka; #„, N N,
N str in n. n
Tlaki, ki jih razvijejo črpalke: omrežni, dopolnilni, ojačevalnik na dovodnem vodu, ojačevalnik na povratnem vodu;
I3 - višina stavb
povezava. Pri vgradnji črpalnih postaj se tlak obtočne črpalke* toplotnega vira zniža na 140 m, maksimalni tlak na začetku omrežja pa na 130 m, to je na dovoljeno raven. V tem primeru znižanje tlaka v dovodnem cevovodu med virom toplote in črpalno postajo ne povzroči nesprejemljivega znižanja tlaka na koncu omrežja. Črpalke za dvig tlaka v tem območju povečajo tlak od 80 do 120 m. Zaradi te odločitve se tlak v dovodnem cevovodu spreminja od 80 do 130 m.
Postaja na povratnem vodu znižuje tlak na koncu omrežja med postajo in naročnikom 3. V tem območju tlak v povratnem vodu ne presega dovoljene vrednosti 60 m.
Tako je zaradi namestitve ojačevalnih črpalnih postaj na daljinskem ogrevalnem omrežju mogoče ohraniti lokacijo piezometričnih vodov v dovodnih in povratnih cevovodih v sprejemljivih mejah ob ohranjanju ekonomsko upravičenega specifičnega padca tlaka.
Če se teren zmanjša od vira toplote, se tlak v povratnem vodu obrobnega območja območja znatno poveča in lahko preseže dovoljene meje. Za zmanjšanje tlaka v tem delu povratnega voda je na njem nameščena črpalka za povečanje tlaka. Takšen primer je prikazan na sl. 8.11. Če na povratnem vodu ne namestite črpalne postaje, bo tlak pri končnem uporabniku 3 enak 60 + 30 = 90 m, kar ne bo omogočilo odvisna povezava. Piezometrične linije dovodnih in povratnih toplotnih cevi za sistem b. Brez črpalne postaje s tlakom, ki ga razvije obtočna črpalka 130 + 30 = 160 m, so prikazani na sl. 8.11 pikčasta črta. Najvišji tlak v dovodnem vodu je 140+30=170 m, kar je več kot dovoljeno (160 m). Zaradi vgradnje pospeševalnih črpalk na povratni toplovod piezometrična črta dovodnega toplovoda ekvidistantno pade za 30 m, tlak v povratnem toplovodu med črpalno postajo in končnim uporabnikom pa je v območju
|
riž. 8 12. Piezometrični graf ogrevalnega omrežja z bistveno zmanjšanim terenom od toplotnega vira in delitvijo sistema na dve statični coni l - piezometrični graf, b-vezni diagram sistemi za oskrbo s toploto; /-IV - naročniki; Si - Si - linija skupnega statičnega tlaka v zgornjem območju; S2 - Sj - linija celotnega statičnega tlaka v spodnjem območju; 1 - rezalni stroj; 2 - črpalka za dvig tlaka; 3 - Regulator podajanja spodnje cone |
Sistem razdelite na dve statični coni: zgornjo blizu vira in spodnjo na obrobju. Takšen primer je prikazan na sl. 8.12. Za zmanjšanje tlaka v povratnem vodu je bila na koncu voda na točki M nameščena črpalka za dvig tlaka. Črpalke razvijejo višino 40 m, kar omogoča zmanjšanje višine, ki jo razvijejo omrežne črpalke, na 85 m in s tem zmanjšanje tlaka v napajalnem vodu.
Ogrevalno omrežje je razdeljeno na dve statični coni: zgornjo ob viru toplote s piezometrično višino 50 m in spodnjo v obrobnem delu mreže s piezometrično višino 50 m Za razdelitev omrežja pri črpalkah se ustavijo v dveh statičnih conah, na dovodnem vodu je nameščen rezalni stroj 1, na povratnem vodu pa je povratni ventil. Ko se črpalke ustavijo, se tlak v cevovodih začne izenačevati in tlak v povratnem cevovodu narašča na območju od črpalne postaje do končne točke IV. Povečanje tlaka se preko impulzne cevi prenese na regulator, ki krmili rezalni ventil, ta se zapre in hidravlično loči dovodni vod na dve coni. Pretok vode iz zgornje cone v spodnjo cono preprečuje protipovratni ventil, nameščen na povratnem vodu. Posledično bo v statičnem načinu omrežje razdeljeno na dve coni z nivojema Si - Si in S2 - 52.
Vzdrževanje statičnega nivoja zgornje cone zagotavlja dovodna naprava vira toplote. Vzdrževanje statičnega nivoja spodnjega območja zagotavlja dvoimpulzni dušilni ventil 3. Glavni impulz je tlak v povratnem vodu, razrešilni pa je tlak v dovodnem vodu spodnjega območja.
Hidravlični izračun ogrevalnih omrežij, ki se izvaja za izbiro dušilnih naprav in razvoj načina delovanja, se izvaja za določitev izgub tlaka v cevovodih ogrevalnega omrežja od vira toplote do vsakega porabnika pri dejanskih toplotnih obremenitvah in obstoječem toplotnem omrežju. diagram.
Pri hidravličnem izračunu cevovodov se določi predviden pretok omrežne vode, ki je vsota ocenjenih stroškov ogrevanja. prej hidravlični izračun make up diagram oblikovanja ogrevalno omrežje z vrisom dolžin in premerov cevovodov, lokalnih uporov in izračunanih pretokov hladilne tekočine za vse odseke ogrevalnega omrežja. Izberite oblikovno linijo. Smer gibanja hladilne tekočine iz kotlovnice v enega od naročnikov se vzame kot konstrukcijska črta in ta naročnik mora biti najbolj oddaljen.
V tem diplomsko delo hidravlični izračun toplovodnega omrežja smo izdelali računalniško s sistemom Excel.
Skupna izguba tlaka v cevovodu se določi po formuli:
kjer je N l - linearna izguba tlaka na območju, m;
N m - izguba tlaka v lokalnih uporih, m;
R l - specifični linearni padec tlaka, kg/m 2 m;
l uch - dolžina konstrukcijskega odseka, m;
a - povprečni lokalni koeficient izgube;
1 eq - ekvivalentna dolžina lokalnih uporov, m;
l np - zmanjšana dolžina izračunanega odseka cevovoda, m;
p - gostota hladilne tekočine, kg/m3, Specifični padec tlaka zaradi trenja:
kjer je koeficient hidravličnega trenja;
Hitrost vode v cevovodu, m/s;
g - pospešek prostega pada, m/s 2 ;
p - gostota hladilne tekočine, kg / m3;
d - notranji premer cevovoda, m;
Koeficient hidravličnega trenja pri Re< Re пр - рассчитывается по формуле Альтшуля:
kjer je K e - absolutna ekvivalentna hrapavost v vodovodnih omrežjih 0,001 m pri obstoječo shemo), 0,0005 m (s projektirano shemo);
Re je dejanski Reynoldsov kriterij, Re>>68.
Izračuna se hitrost vode v cevovodu in ena od osnovnih enačb je enačba kontinuitete
kjer je G set pretok omrežne vode na območju, kg/s;
d int - notranji premer cevovoda, m.
Dolžina ravnega odseka cevovoda s premerom d int, katerega linearni padec tlaka je enak padcu tlaka v lokalnih uporih, je ekvivalentna dolžina lokalnih uporov:
Kje je vsota koeficientov lokalnega upora.
Pri ugotavljanju koeficientov lokalnega upora moramo poznati lokacijo vseh zasučnih kotov trase, ventilov in drugih armatur. Zaradi pomanjkanja tovrstnih informacij, zaradi velike dolžine toplovoda oz. veliko število Za objekte porabe toplote bodo hidravlični izračuni izvedeni brez upoštevanja lokalnih uporov. Povprečni lokalni koeficient izgube a, kot je navedeno, je enak 0,1. Vsi hidravlični izračuni so bili izvedeni ob upoštevanju tega pravila.
Zmanjšana dolžina odseka ogrevalnega omrežja se izračuna po formuli:
Stabilizacija hidravličnega režima in absorpcija presežnega tlaka na ogrevalnih točkah v odsotnosti avtomatskih regulatorjev se izvaja z uporabo stalne upore- dušilne membrane.
Dušilne membrane so nameščene pred sistemi za odjem toplote ali v povratni cevovod ali na oba cevovoda, odvisno od hidravličnega režima, ki se zahteva za sistem.
Premer odprtine diafragme dušilne lopute je določen s formulo:
kjer je G ocenjeni pretok vode skozi dušilno membrano, t/h;
N - tlak, ki ga duši diafragma, m.
Tlak, dušen v membrani, se ugotovi kot razlika med razpoložljivim tlakom pred sistemom za odjem toplote ali ločenim sprejemnikom toplote in hidravličnim uporom sistema (ob upoštevanju upora v njem nameščenih dušilnih naprav) oz. odpornost izmenjevalnika toplote. Če je projektni premer diafragme manjši od 2,5 mm, se nadtlak duši v dveh membranah, ki ju namestimo zaporedno (na razdalji najmanj 10 premerov cevovoda) ali na dovodnih in povratnih cevovodih. Da preprečite zamašitev, ne nameščajte dušilnih membran s premerom odprtine, manjšim od 2,5 mm. Dušilne membrane so običajno nameščene v prirobničnih priključkih (na ogrevalna točka po blatniku) med zaporni ventili, kar vam omogoča, da jih zamenjate brez odvajanja vode iz sistema.
Izračuni so bili narejeni z uporabo preglednic Excel za Windows.
Za hidravlični način tega ogrevalnega omrežja veljajo naslednje zahteve:
a) tlak v povratnem cevovodu mora zagotavljati poplavljanje zgornjih naprav ogrevalnih sistemov in ne sme presegati dovoljenega delovni tlak v lokalnih sistemih. Ogrevalni sistemi projektiranih objektov so opremljeni z litoželeznimi sekcijskimi radiatorji z dovoljenim delovnim tlakom 60 m.w.c.;
b) tlak vode v sesalnih ceveh omrežnih in dopolnilnih črpalk ne sme presegati tistega, kar je dovoljeno v pogojih trdnosti konstrukcije črpalke in ne sme biti nižji od 0,5 kgf / cm 2;
c) tlak vode v povratnih ceveh ogrevalnega omrežja, da se prepreči puščanje zraka, mora biti najmanj 0,5 kgf / cm2;
d) tlak v dovodnem cevovodu med delovanjem omrežnih črpalk mora biti takšen, da voda ne vre pri najvišji temperaturi na nobeni točki dovodnega cevovoda, v opremi vira toplote in v napravah neposredno priključenih sistemov porabnikov toplote. do ogrevalnih omrežij, medtem ko tlak v opremi vira toplote in ogrevalnega omrežja ne sme presegati dovoljenih meja njihove moči;
e) statični tlak v sistemu za oskrbo s toploto mora biti tak, da v cevovodih v primeru zaustavitve omrežnih črpalk zagotavlja zgornjo ogrevalne naprave v zgradbah in ni uničil spodnjih naprav.
f) padec tlaka na ogrevalnih mestih porabnikov ne sme biti manjši hidravlični upor sistemi za porabo toplote, ob upoštevanju izgub tlaka v dušilnih membranah in šobah dvigala;
Na podlagi teh zahtev mora biti najmanjša lega črte statičnega piezometra 3-5 metrov nad najvišje nameščenimi napravami, največja vrednost pa ne sme presegati 80 m.
Da bi upoštevali medsebojni vpliv terena, višino naročniških sistemov, izgube tlaka v ogrevalnih omrežjih in številne zahteve v procesu razvoja hidravličnega načina ogrevalnega omrežja, je treba zgraditi piezometrični graf. Na piezometričnem grafu so vrednosti hidravličnega potenciala izražene v enotah tlaka.
Piezometrični graf predstavlja grafična podoba tlak v ogrevalnem omrežju glede na teren, na katerem se nahaja. Na piezometričnem grafu so v določenem merilu narisani teren, višina povezanih stavb in vrednosti tlaka v omrežju. Dolžina mreže je narisana na vodoravni osi grafa, pritiski pa na navpični osi grafa. Tlačni vodi v omrežju so narisani za obratovalni in statični način.
Piezometrični graf
Piezometrični graf je grafični prikaz tlakov v ogrevalnem omrežju glede na površino, na kateri je položeno. Na piezometričnem grafu so v določenem merilu narisani teren, višina povezanih stavb in vrednosti tlaka v omrežju. Na vodoravni osi grafa je narisana dolžina mreže, na navpični osi pa tlaki. Piezometrični graf je sestavljen na naslednji način:
1) pri čemer je višina najnižje točke ogrevalnega omrežja enaka nič, narišite profil terena vzdolž trase glavnega glavnega in krakov, katerih nadmorske višine se razlikujejo od nadmorskih višin glavnega. Na profilu so navedene višine pritrjenih stavb;
2) narišite črto, ki določa statični tlak v sistemu (statični način). Če tlak na posameznih točkah sistema presega meje trdnosti, je treba zagotoviti povezavo posameznih porabnikov po neodvisnem krogu ali razdelitev ogrevalnih omrežij na cone z izbiro lastnega voda statičnega tlaka za vsako cono. Na delitvenih vozliščih namestijo avtomatske naprave rezanje in obnavljanje ogrevalnega omrežja;
3) narišite tlačno linijo povratnega voda na piezometrični graf. Naklon proge se določi na podlagi hidravličnega izračuna ogrevalnega omrežja. Višina tlačne črte na grafu je izbrana ob upoštevanju zgornjih zahtev za hidravlični režim. Če je profil trase neenakomeren, ni vedno mogoče hkrati izpolniti zahtev za zapolnitev zgornjih točk sistemov za odjem toplote, ne da bi presegli dovoljene tlake. V teh primerih izberite način, ki ustreza moči grelnih naprav, in ločeni sistemi, katerih zaliv zaradi nizke lege ne bo zagotovljen.
Črta piezometričnega grafa povratnega cevovoda glavnega voda na presečišču z ordinato, ki ustreza začetku ogrevalnega omrežja, določa zahtevani tlak v povratnem cevovodu ogrevalne naprave (na vstopu v omrežje črpalka);
4) narišite napajalno črto piezometričnega grafa. Naklon proge se določi na podlagi hidravličnega izračuna ogrevalnega omrežja. Pri izbiri položaja piezometričnega grafa se upoštevajo zahteve za hidravlični način in hidravlične značilnosti omrežne črpalke. Črta piezometričnega grafa dovodnega cevovoda na presečišču z ordinato, ki ustreza začetku ogrevalnega omrežja, določa zahtevani tlak na izstopu iz ogrevalne naprave. Tlak na kateri koli točki ogrevalnega omrežja je določen z velikostjo segmenta med to točko in črto piezometričnega grafa dovodnega ali povratnega voda.
Iz piezometričnega grafa je razvidno, da je statični tlak na vhodih iz kotlovnice DN = 20 m.w.s.
Pri projektiranju in obratovanju razvejanih toplovodnih omrežij se uporablja graf za upoštevanje medsebojnega vpliva profila površine, višin priključenih objektov, tlačnih izgub v toplovodnem omrežju in naročniških inštalacij. Piezometrični graf enostavno določi tlak in razpoložljivo tlačno razliko na kateri koli točki ogrevalnega omrežja.
Na podlagi piezometričnega grafa se izbere shema za priključitev naročniških inštalacij, izberejo se tlačne črpalke, dopolnilne črpalke in avtomatske naprave.
Graf tlaka je razvit za stanja mirovanja sistema (hidrostatični način) in dinamični način.
Dinamični način je označen z linijo izgube tlaka v dovodnih in povratnih cevovodih, ki temelji na hidravličnem izračunu omrežja, in je določen z delovanjem omrežnih črpalk.
Hidrostatični način vzdržujejo dopolnilne črpalke v času, ko so omrežne črpalke izklopljene.
Naročniki z različnimi toplotne obremenitve. Lahko se nahajajo na različnih geodetskih oznakah in imajo različne višine. Naročniške ogrevalne sisteme je mogoče oblikovati za delo različne temperature vodo. V teh primerih je treba vnaprej določiti pritiske oziroma pritiske na katerikoli točki toplovodnega omrežja.
Za to se izdela piezometrični graf ali graf tlakov toplovodnega omrežja, na katerem so v določenem merilu narisani teren, višina priključenih stavb in tlak v toplovodnem omrežju; z njim je mogoče enostavno določiti tlak (pritisk) in razpoložljivi tlak (padec tlaka) na katerikoli točki v omrežju in naročniških sistemih.
Poleg določanja tlakov na kateri koli točki v omrežju in z uporabo piezometričnega grafa lahko preverite skladnost maksimalnih tlakov v ogrevalnem omrežju z močjo elementov ogrevalnih sistemov. Na podlagi tlačnega razporeda se izberejo sheme za priključitev porabnikov na toplotno omrežje in izbere oprema toplovodnega omrežja (mrežne in dopolnilne črpalke, avtomatski regulatorji pritisk itd.). Razpored je sestavljen za dva načina delovanja ogrevalnih omrežij - statični in dinamični.
Za statični način so značilni pritiski v omrežju, ko omrežje ne deluje, dopolnilne črpalke pa so vključene. V omrežju ni kroženja vode. V tem primeru morajo dopolnilne črpalke razviti tlak, ki zagotavlja nevretje vode v ogrevalnem omrežju.
Za dinamični način so značilni tlaki, ki nastajajo v ogrevalnem omrežju in v sistemih porabnikov toplote, ko delujejo omrežne črpalke, ki zagotavljajo kroženje vode v sistemu.
Za glavno ogrevalno omrežje in dolge veje je razvit piezometrični graf. Lahko se zgradi šele po izvedbi hidravličnega izračuna cevovodov - na podlagi izračunanih padcev tlaka v odsekih ogrevalnega omrežja.
Graf je narisan vzdolž dveh osi - navpične in vodoravne. Na navpični osi so tlaki na katerikoli točki v omrežju, tlaki črpalk, profil omrežja, višine ogrevalnih sistemov v metrih, na vodoravni osi pa dolžine odsekov toplovodnega omrežja.
Pri gradnji se običajno predpostavlja, da osi cevovodov in geodetske oznake za vgradnjo črpalk in ogrevalnih naprav v prvem nadstropju stavb sovpadajo z oznako tal. Najvišji položaj vode v ogrevalni sistemi sovpada z zgornjo oznako stavbe.
Skupni tlak v izpustni cevi omrežne črpalke ustreza segmentu H n. Skupni tlak na povratnem kolektorju vira toplote ustreza segmentu H o.
Tlak, ki ga razvije omrežna črpalka, ustreza navpičnemu segmentu H C = H H -H 0, izguba tlaka v napravi za toplotno obdelavo vira toplote (v omrežnih grelnikih oz. toplovodni kotli) ustrezajo navpičnemu segmentu Н Т Tako tlak na dovodnem razdelilniku vira toplote ustreza navpičnemu segmentu Н it = Н с -.
Metodologija za izdelavo grafa:
- 1) Gradi se avtocesta, pogojno njena nadmorska višina sovpada z nadmorsko višino tal;
- 2) Na profilu trase so višine priključkov objektov vrisane v sprejetem merilu;
- 3) Cev statičnega tlaka je zgrajena iz pogojev polnjenja z vodo ogrevalne instalacije in ustvarjanje presežnega tlaka na njihovih najvišjih točkah (rezerva tlaka 5 m nad najvišjo stavbo);
- 4) Piezometrični tlak v povratnem cevovodu ogrevalnega omrežja ne sme biti manjši od 5 mv. Art. da preprečite nastanek vakuuma in puščanja zraka.
Graf je narisan na milimetrskem papirju v formatu 297 x 420. Za izdelavo uporabite naslednja merila:
Vodoravno - 1:1000, 1:500; navpično - 1cm - 5m.
Določite razpoložljivi tlak za vsako UT (toplotno komoro):
Disp. = Nfeed tr. - Nobratn.tr.