Как и с какой целью делают гидравлический расчёт системы отопления

Гидравлический расчет внутридомовой газовой системы

В данном случае, так же, как и при расчете газопровода с высоким уровнем давления газа, во внимание берется сосредоточенный объем газа. Согласно потребляемой величине природного газа осуществляется расчет диаметра участка внутридомовой магистрали

Согласно потребляемой величине природного газа осуществляется расчет диаметра участка внутридомовой магистрали.

Также принимаются в учет потери давления, которые могут иметь место во время доставки голубого топлива. В расчетной системе должны быть минимальные возможные потери давления

Во внутридомовых системах газа уменьшение давления является довольно частым явлением, поэтому вычисление данного показателя очень важно для того, чтобы работа всей газовой магистрали была максимально эффективной

В высотных зданиях, помимо перепадов и изменений давления, производятся вычисления гидростатического напора. Гидростатический напор имеет место вследствие того, что газ и воздух обладают различными плотностями, вследствие чего происходит образование данного вида напора в газовых системах с низким уровнем давления газа.

Вычисляются величины газовых труб. Оптимально подобранный диаметр труб в состоянии обеспечить минимальный уровень потерь давления от станции перераспределения и до точки доставки природного газа потребителю. При этом в программе расчета необходимо учесть то, что перепад давления не должен превышать четырехсот паскалей. Также такой перепад давления закладывается в точки преобразования и область распределения.

При расчете расхода природного газа следует принимать к сведению тот факт, что потребление газа происходит неравномерно
.

Завершающий этап расчета заключается в сумме всех перепадов давления, в которой учитывается общий коэффициент потерь на непосредственно самой магистрали, а также ее ветках. Суммарный показатель не будет превышать предельно допустимых значений, а будет составлять менее чем семьдесят процентов от номинального давления, показываемого приборами.

Если статья оказалась полезной
, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок
ниже — это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее.

Как работает система газовой магистрали

  • В черте города размещается сеть газовых трубопроводов. В конце каждого трубопровода, по которому будет осуществляться подача газа, устанавливаются специальные газораспределительные системы, которые еще называют газораспределительными станциями.
  • После того, как газ доставлен на такую станцию, осуществляется перераспределение давления, а точнее — снижается напор газа.
  • Далее газ направляется в регуляторный пункт, а от него — в сеть с более высоким уровнем давления.
  • Трубопровод с наибольшим уровнем давления присоединяют к подземному хранилищу газа.
  • Для того, чтобы регулировать суточное потребление природного газа, осуществляется монтаж специальных газгольдерных станций.
  • Газовые трубы, в которых протекает газ со средним и высоким давлением, служат своеобразной подпиткой для газопроводов с низким газовым напором. Для осуществления контроля этого процесса существуют точки регулировки.
  • Для того, чтобы определиться с тем, какими будут потери давления, а также точное поступление в конечный пункт всего необходимого объема природного газа, осуществляют вычисление оптимального диаметра труб. Данные вычисления производятся путем гидравлического расчета.

Если установка газовых труб уже произведена, то с помощью вычислений имеется возможность узнать потери давления в период передвижения природного газа по трубам. Также сразу указываются размеры имеющихся труб. Потери давления происходят вследствие сопротивления.

Существует местное сопротивление, которое возникает при изменении диаметра труб, в точках перемены скорости газа, на поворотах. Также часто имеет место сопротивление при трении, которое происходит независимо от того, присутствуют ли повороты, а также какая скорость потока газа. Место его распределения — вся протяженность газовой магистрали.

Газовая магистраль позволяет проводить газ, как в коммунальные потребительские сферы, так и так и в промышленные организации и предприятия.

При помощи расчетов определяют точки, в которые нужно подвести газ низкого давления. Чаще всего к подобным точкам относятся отдельные маленькие котельные, небольшие коммунальные потребители, здания общего посещения и коммерческие помещения, жилые здания.

Сохранить и приумножить!

Так можно сформулировать девиз «Трубопровода» при разработке и внедрении программы гидравлических расчетов нового поколения — надежной современной универсальной системы массового применения и умеренной стоимости. Что же именно мы хотим сохранить и что приумножить?

Необходимо сохранить те достоинства программы, которые заложены в нее с момента создания и развиты при последующем совершенствовании:

  • положенная в основание программы точная, современная и проверенная расчетная модель, включающая детальный анализ режимов течения и местных сопротивлений;
  • высокая скорость счета, позволяющая пользователю мгновенно просчитывать различные варианты расчетной схемы;
  • заложенные в программу возможности проектного расчета (выбор диаметров);
  • возможность автоматического расчета необходимых теплофизических свойств широкого круга транспортируемых продуктов;
  • простота интуитивно понятного пользовательского интерфейса;
  • достаточная универсальность программы, позволяющая использовать ее не только для технологических, но и для других видов трубопроводов;
  • умеренная стоимость программы, которая по силам широкому кругу проектных организаций и подразделений.

При этом мы намерены радикально приумножить возможности программы и количество постоянных пользователей, устранив недостатки и пополнив ее функциональность по следующим основным направлениям:

  • Программная и функциональная интеграция во всех ее аспектах: от набора специализированных и слабо интегрированных между собой программ следует перейти к единой, модульной структуры программе гидравлических расчетов, обеспечивающей тепловой расчет, учет обогревающих спутников и электрообогрева, расчет труб произвольного сечения (в том числе газоходов), расчет и выбор насосов, другого оборудования, расчет и выбор регулирующих устройств;
  • обеспечение программной интеграции (включая передачу данных) с другими программами НТП «Трубопровод», в первую очередь с программами «Изоляция», «Предклапан», СТАРС;
  • интеграция с различными графическими САПР, в первую очередь предназначенными для проектирования технологических установок, а также подземных трубопроводов;
  • интеграция с другими системами технологического расчета (в первую очередь с системами моделирования технологических процессов HYSYS, PRO/II и аналогичных) с использованием международного стандарта CAPE OPEN (поддержка протоколов Thermo и Unit) .

Повышение удобства пользовательского интерфейса. В частности:

  • обеспечение графического ввода и редактирования расчетной схемы;

графическое представление результатов расчета (включая пьезометр).

Расширение функций программы и ее применимости для расчета различных видов трубопроводов. В том числе:

  • обеспечение расчета трубопроводов произвольной топологии (включая кольцевые системы), что позволит применять программу для расчета наружных инженерных сетей;

обеспечение возможности задавать и учитывать при расчете изменяющиеся по ходу протяженного трубопровода окружающие условия (грунт и параметры заложения, тепловая изоляция и др.), что позволит шире использовать программу для расчета магистральных трубопроводов;
реализация в программе рекомендованных отраслевых нормативов и методик гидравлического расчета газопроводов (СП 42−101−2003), тепловых сетей (СНиП 41−02−2003), магистральных нефтепроводов (РД 153−39.4−113−01), нефтепромысловых трубопроводов (РД 39−132−94) и др.
расчет многофазных потоков, что важно для трубопроводов обвязки нефтяных и газовых месторождений.
Расширение проектных функций программы, решение на ее основе задач оптимизации параметров сложных трубопроводных систем и оптимального выбора оборудования.

Расчёт объёма всей системы

Объём жидкости в трубе будет равен объёму самой трубы с небольшими погрешностями, однако рассчитать необходимое количество воды для всей, например, отопительной системы будет достаточно сложно, ведь она также состоит из других частей, например, труб другого диаметра, радиатора и котла.

Лучше всего начинать делать расчёты с более простых частей отопительной системы, объём которых указывается в паспорте. Так вы сможете без труда высчитать объём радиатора: умножьте объём одной секции, указанный в документации, на количество этих секций. Например, в чугунных радиаторах объём секции зачастую равен 1,5 л, а у биметаллических обогревателей этот показатель составляет примерно 0,2 литра, однако у всех изделий эти параметры отличаются, поэтому обязательно уточняйте их в паспорте.

Отдельно стоит поговорить о вычислении объёма расширительного бака. Его замеры можно произвести простой водой: залейте в него измеренное количество воды, объём которой и будет равен объёму бака.

Далее можно приступать к расчёту объёма всех труб в системе. Если вы используете трубы одинакового диаметра, что встречается крайне редко, то просто умножьте полученный ранее результат на метраж трубопровода. Используя трубы разного диаметра, вычисляйте объём каждого типа отдельно, как и с примером выше.

Заключение

В заключение необходимо сказать, что лучше всегда смотреть на паспорт изделий, где производитель указывает точные данные. Также помните, что объём пропускаемой воды меняется в зависимости от материала, из которого изготовлена труба, например, стальная труба определённого диаметра будет пропускать меньше воды, чем полипропиленовая труба аналогичного диаметра. Это зависит от гладкости материала.

Добавить в закладки

Расчет этой величины осуществляется при помощи специальных таблиц. Не будем вникать в эти тонкости. Для стыковки стальных материалов, параметры которых указаны в дюймах, с пластиковыми, медными, алюминиевыми аналогами, параметры которых указаны в миллиметрах, существуют специальные переходники.

На практике такой расчет трубопровода может потребоваться для определения размеров расширительного бака. Количество воды в системе обогрева помещения посчитать можно, но особой необходимости в этом нет, а вот расчет необходимого антифриза в системе обогрева необходимо посчитать хотя бы для того, чтобы не приобретать его больше, чем требуется. Вот для определения соответствующих объемов и придется самостоятельно измерять внутренний и внешний диаметр.

Энциклопедия сантехника Гидравлический расчет в трехмерном пространстве

Гидравлический расчет в трехмерном пространстве

Auto-Snab 3D (дата версии: 17.09.2016 г.) Работает на всех операционных системах Windows

Программное обеспечение позволяет делать гидравлические расчеты в трехмерном пространстве.

В трехмерном пространстве вводите схемы системы водоснабжения и отопления – программа находит расходы, давления и температуры в цепях в зависимости от физических законов.

Видео: Презентация нового программного обеспечения по гидравлическому расчету в трехмерном пространстве. Первое видео, о том, как устроен интерфейс и управление в программе.

Купить программу

infobos.ru

h м = ζ v 2 /2g.

При развитом турбулентном режиме ζ = const, что позволяет ввести в расчеты понятие эквивалентной длины местного сопротивления Lэкв. т.е. такой длины прямого трубопровода, для которого h= hм. В данном случае потери напора в местных сопротивлениях учитываются тем, что к фактической длине трубопровода добавляется сумма их эквивалентных длин

Lпр =L + Lэкв.

где Lпр – приведенная длина трубопровода.

Зависимость потерь напора h1-2 от расхода называется характеристикой трубопровода.

В случаях когда движение жидкости в трубопроводе обеспечивает центробежный насос, то для определения расхода в системе насос – трубопровод выстраивается характеристика трубопровода h =h(Q) с учетом разности отметок ∆z (h1-2 + ∆z  при z1< z2 и h1-2 — ∆z при z1>z2) накладывается на напорную характеристику насоса H=H(Q), которая приведена в паспортных данных насоса (смотреть рисунок). Точка пересечения таких кривых указывает на максимально возможный расход в системе.  

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Скорость – движение – теплоноситель

Скорости движения теплоносителей в технологических аппаратах обычно обеспечивают турбулентный режим движения потоков, при котором, как известно, происходит интенсивный обмен количеством движения, энергией и массой между соседними участками потока за счет хаотических турбулентных пульсаций. По физической сущности турбулентный перенос теплоты является конвективным переносом.

Скорости движения теплоносителя в трубопроводах систем отопления с естественной циркуляцией обычно составляют 0 05 – 0 2 м / с, а при искусственной циркуляции – 0 2 – 1 0 м / с.

Скорость движения теплоносителя влияет на скорость сушки кирпича. Из приведенных исследований следует, что ускорение сушки кирпича яри увеличении скорости движения теплоносителя более заметно, когда эта скорость больше 0 5 м / сек. В первый же период сушки значительное повышение скорости движения теплоносителя сказывается губительным для качества кирпича, если теплоноситель недостаточно влажный.

Скорость движения теплоносителя в трубках теплоутилизаторов должна быть во всех режимах эксплуатации не менее 0 35 м / с при теплоносителе воде и не менее 0 25 м / с при незамерзающем теплоносителе.

Скорости движения теплоносителя в системах отЬпления определяют гидравлическим расчетом и экономическими соображениями.

Скорость движения теплоносителей , определяемая сечением каналов теплообменного аппарата, колеблется в очень широких пределах и без большой погрешности не может быть принята или установлена до решения вопроса о типе и размерах теплообменного аппарата.

Скорость движения теплоносителя w сильно влияет на теплоотдачу. Чем выше скорость, тем интенсивнее протекает теплообмен.

Скорость движения теплоносителя в сушильном канале не должна превышать 5 – 6 м / мин во избежание образования бугристой поверхности рабочего слоя и чрезмерно напряженной структуры. Практически скорость теплоносителя выбирают в пределах 2 – 5 м / мин.

Скорость движения теплоносителя в водяных системах отопления допускается до 1 – 1 5 м / с в жилых и общественных зданиях и до 3 м / с в производственных по мещениях.

Увеличение скорости движения теплоносителя выгодно только до определенного предела. Если эта скорость будет выше оптимальной, газы не успеют отдать материалу полностью свое тепло и выйдут из барабана с высокой температурой.

Увеличение скорости движения теплоносителя может быть достигнуто и в элементных ( батарейных) теплообменниках, представляющих собой батарею из нескольких последовательно соединенных друг с другом теплообменников.

С увеличением скорости движения теплоносителей увеличиваются Re w / / v, коэффициент теплоотдачи а и плотность теплового потока q a At. Однако вместе со скоростью пропорционально w2 растет гидравлическое сопротивление и расход мощности на насосы, прокачивающие теплоноситель через теплообменный аппарат. Существует оптимальное значение скорости, определяемое сопоставлением увеличения интенсивности теплообмена и более интенсивного роста гидравлических сопротивлений с увеличением скорости.

Для повышения скорости движения теплоносителя в межтрубном пространстве устраивают продольные и поперечные перегородки.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа Большая Энциклопедия Нефти и Газа Скорость – движение – теплоноситель Скорости движения теплоносителей в технологических аппаратах обычно обеспечивают турбулентный режим движения потоков, при

Значения коэффициентов эквивалентной шероховатости ∆ для труб из различных материалов.

Табл. 2

Группа

Материалы, вид и состояние трубы

∆*10-2. мм

1. Давленые или тянутые трубы

Давленые или тянутые трубы (стеклянные, свинцовые, латунные, медные. цинковые. Оловянные, алюминиевые, никелированные и пр.)

0.10

2. Стальные трубы

Бесшовные стальные трубы высшего качества изготовления

1.0

Новые и чистые стальные трубы

6.0

Стальные трубы, не подверженные коррозии

15.0

Стальные трубы, подверженные коррозии

20.0

Стальные трубы сильно заржавевшие

200

Очищенные стальные трубы

17

3. Чугунные трубы

Новые черные чугунные трубы

25

Обыкновенные водопроводные чугунные трубы, б /у

100

Старые заржавленные чугунные трубы

150

Очень старые, шероховатые. заржавленные чугунные трубы с отложениями

250

4. Бетонные, каменные и асбоцементные трубы

Новые асбоцементные трубы

4

Очень тщательно изготовленные трубы из чистого цемента

15

Обыкновенные чистые бетонные трубы

50

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Гидравлический расчет систем водяного отопления предназначен для обоснования выбора таких диаметров всех участков труб, при которых в каждом циркуляционном кольце давления для перемещения расчетных количеств теплоносителя в единицу времени будут превышать на 10 % потери давления от гидравлического сопротивления.

Потери давления в контуре циркуляции подразделяют на потери, возникающие от сопротивления трения, и потери от местных сопротивлений.

Потери давления ?рТ, Па, на преодоление водой сопротивления трения определяют по формуле

(1)

где Rt — удельная потеря давления по длине трубопровода при средней расчетной температуре теплоносителя; l — длина участка трубопровода; ? — коэффициент сопротивления по длине, зависящий от шероховатости стенок трубы и режима движения теплоносителя; v — скорость теплоносителя; dp — расчетный диаметр трубы.

Коэффициент сопротивления ? по длине трассы отопления следует определять по формуле

(2)

где b — число подобия режимов течения теплоносителя; Кэ — коэффициент эквивалентной шероховатости, равный 1·10-6 м; Rеф — фактическое число Рейнольдса.

Расчетный внутренний диаметр dp подсчитывают по формуле

(3)

где dH — наружный диаметр трубы, м; ?dH — допуск на наружный диаметр трубы, м; S — толщина стенки трубы, м; ?S — допуск на толщину стенки трубы, м.

Фактическое число Рейнольдса определяют по формуле

(4)

где vt — коэффициент кинематической вязкости теплоносителя (воды), м2/с, принимаемый по табл. 1.

Таблица 1. Коэффициент кинематической вязкости воды
Температура воды, °С
Температура воды, °С

35

0,73 · 10-6

60

0,47 · 10-6

40

0,66 · 10-6

65

0,43 · 10-6

45

0,6 · 10-6

70

0,41 · 10-6

50

0,55 · 10-6

80

0,36 · 10-6

55

0,51 · 10-6

90

0,32 · 10-6

Число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлических сопротивлений при турбулентном движении воды, определяют по формуле

(5)

Число подобия режимов течения воды определяют по формуле

(6)

При средней температуре теплоносителя, отличной от 80 °С, следует учитывать поправочный коэффициент ? к значениям удельной потери давления, приведенным в СНиП:

(7)

где R — удельная потеря давления при температуре 80 °С и том же расходе теплоносителя.

При средней температуре теплоносителя 90 °С коэффициент ? принимают равным 0,98; при 70 °С — 1,02; при 60 °С — 1,05; при 50 °С — 1,08; при 40 °С — 1,11.

Для гидравлического расчета трубопроводов систем водяного отопления в практике проектирования используют специальные номограммы (рис. 1), учитывающие шероховатость трубопроводов и расчетные параметры воды.

Рисунок 1. Номограмма для расчета диаметров трубопроводов систем отопления при температуре воды 95… 70 °С

Потери давления Z, Па, на преодоление местных сопротивлений могут быть определены по формуле

(8)

где ?? — сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке трубопровода; v — скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с; ? — плотность теплоносителя, кг/м3.

Ориентировочные значения коэффициентов местных сопротивлений элементов системы отопления приведены в табл. 2.

Схематическое изображение элемента

Отвод с радиусом закругления ? 5 dH

0,3…0,5

Тройник:

на проход

0,5

на ответвление

1,5

на слияние

1,5

на разделение потока

3,0

Крестовина:

на проход

2,0

на ответвление

3,0

Отступ

0,5

Обход

1,0

Гидравлические характеристики отопительных приборов, вентилей, клапанов, включая термостатические, приводятся в справочных изданиях и нормативной документации.

Общее сопротивление любого участка трубопровода движению теплоносителя ?руч = Rtl + Z.

Описанный метод определения потерь давления в трубопроводах называют методом удельных потерь давления.

Результаты гидравлического расчета трубопроводов целесообразно сводить в таблицу (табл. 3).

Таблица 3. Сводная таблица результатов гидравлического расчета трубопроводов систем отопления
№ участка
Тепловая нагрузка, Qуч,Вт
Расход воды Gуч, кг/ч
Диаметр трубы d, мм
Скорость движения теплоносителя v, м/с
Удельная потеря давления Rt,Па/м
Потеря давления на трение, Rtl, Па
Потеря давления в местных сопротивлениях Z, Па

Скорость течения жидкости равна:

где q > расчетный расход жидкости, м3/с;

– площадь живого сечения трубы, м2.

Коэффициент сопротивления трения λ определяется в соответствии с регламентами свода правил СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования»:

где b – некоторое число подобия режимов течения жидкости; при b > 2 принимается b = 2.

где Re – фактическое число Рейнольдса.

где ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м²/с. При расчетах холодных водопроводов принимается равным 1,31 · 10-6 м²/с – вязкость воды при температуре +10 °С;

Reкв >- число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлических сопротивлений.

где Кэ – гидравлическая шероховатость материала труб, м. Для труб из полимерных материалов принимается Кэ = 0,00002 м, если производитель труб не дает других значений шероховатости.

В тех случаях течения, когда Re ≥ Reкв, расчетное значение параметра b становится равным 2, и формула ( 4 ) существенно упрощается, обращаясь в известную формулу Прандтля:

При Кэ = 0,00002 м квадратичная область сопротивлений наступает при скорости течения воды (ν= 1,31 · 10-6 м²/с), равной 32,75 м/с, что практически недостижимо в коммунальных водопроводах.

Для повседневных расчетов рекомендуются номограммы, а для более точных расчетов – «Таблицы для гидравлических расчетов трубопроводов из полимерных материалов», том 1 «Напорные трубопроводы» (А.Я. Добромыслов, М., изд>во ВНИИМП, 2004 г.).

При расчетах по номограммам результат достигается одним наложением линейки – следует прямой линией соединить точку со значением расчетного диаметра на шкале dр с точкой со значением расчетного расхода на шкале q (л/с), продолжить эту прямую линию до пересечения со шкалами скорости V и удельных потерь напора 1000 i (мм/м). Точки пересечения прямой линии с этими шкалами дают значение V и 1000 i.

Как известно, затраты электроэнергии на перекачку жидкости находятся в прямой пропорциональной зависимости от величины Н (при прочих равных условиях). Подставив выражение ( 3 ) в формулу ( 2 ), нетрудно увидеть, что величина i (а, следовательно и Н) обратнопропорциональна расчетному диаметру dр в пятой степени.

Выше показано, что величина dр зависит от толщины стенки трубы e: чем тоньше стенка, тем выше dр и тем, соответственно, меньше потери напора на трение и затраты электроэнергии.

Если в дальнейшем по каким-либо причинам меняется значение MRS трубы, ее диаметр и толщина стенки (SDR) должны быть пересчитаны.

Следует иметь в виду, что в целом ряде случаев применение труб с MRS 10 взамен труб с MRS 8, тем более труб с MRS 6,3 позволяет на один размер уменьшить диаметр трубопровода. Поэтому в наше время применение полиэтилена РЕ 80 (MRS 8) и PE 100 (MRS 10) взамен полиэтилена РЕ 63 (MRS 6,3) для изготовления труб позволяет не только уменьшить толщину стенки труб, их массу и материалоемкость, но и снизить затраты электроэнергии на перекачку жидкости (при прочих равных условиях).

В последние годы (после 2013) трубы изготовленные из полиэтилена ПЭ80 практически полностью вытеснены из производства трубами изготовленные из полиэтилена марки ПЭ100. Объясняется это тем, что сырье из которого производятся трубы поставляется из-за границы маркой ПЭ100. А еще тем, что полиэтилен 100 марки имеет более прочностные характеристики, благодаря чему, трубы выпускаются с теми же характеристиками, что трубы из ПЭ80, но с более тонкой стенкой, за счет чего увеличивается пропускная способность полиэтиленовых трубопроводов.

Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 6 , 100 мм.

Номограмма для определения потерь напора в трубах диаметрами 100 , 1200 мм.

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector