Определение расходов теплоносителя потребителями

    Пример: объем воды в системе  л;

                    максимальная температура = 90⁰с;

                    статическая высота системы =9м;

                    рабочее давление =1,5 бар;

                    =0,0511.

    Расчет  бака: л.

    Расчет  клапана:

    Требуемая мощность системы отопления 350 кВт.

    

⁰с;

    

⁰с;

    

⁰с.

    Расход  теплоносителя, проходящего через  клапан:

    

;

    Падение давления на теплосчетчике и фильтре = 30 кПа. Оставшийся перепад давления приходится на клапан и = 200 кПа.

    Подставляем все значения в формулу и получаем:

    

л /с;

    Значение  -принимается близким к типовым значениям регулирующих клапанов.

    По  диаграммам падения давления на клапане  при определенном расходе определяют падение давления на полностью открытом клапане.

Рис.4 
 

Выбор регулирующих устройств.

    Гидравлический  режим тепловой сети определяется точкой пересечения характеристик насоса и непосредственно сети. Характеристика последней может быть представлена в виде квадратичной параболы.

    

;

    или     ;

    где:

     - падение давления в сети;

     - потеря напора в сети;

     - объемный расход теплоносителя;

     - гидравлическое сопротивление  сети;

     - плотность теплоносителя;

    g- ускорение свободного падения.    

    Гидравлическое  сопротивление можно представить  также как падение давления в  сети при единичном расходе теплоносителя. При квадратичном законе сопротивления получим.

    

;

     - коэффициент, зависящий от  шероховатостей стенок трубопровода;

     - длина трубопровода;

     - эквивалентная длина местных  сопротивлений;

     - диаметр трубопровода.    

                                    ;

     - абсолютная эквивалентная шероховатость.

    Гидравлическая  проводимость элемента:

    

;

    гидравлическое  сопротивление:

    

;

    Связь между гидравлической проводимостью  элемента и гидравлическим сопротивлением представляется следующим образом:

    

; s=1/a^2;

    Относительный расход через i-ую абонентскую систему (например: в квартальных тепловых сетях подсистемы отопления, подключенной к распределительной тепловой подстанции), состоящую из n-абонентов.

    

;

     - сопротивление тепловой сети, начиная от к-го потребителя  и до последнего.

     - сопротивление тепловой сети, начиная от к-го потребителя  и до последнего с учетом  сопротивления подводящих трубопроводов. 

    

; 

      - сопротивление подводящих трубопроводов. 

    Суммарный расход теплоносителя тепловой сети соответственно будет равен:

    

;

    При осуществлении центрального регулирования в квартальной сети с элеваторами у абонентов должны выполняться условия равных располагаемых напоров на элеваторах-потребителей, в том числе должна соблюдаться гидравлическая устойчивость сети.

    Гидравлическая  устойчивость сети – это способность  системы поддерживать заданный гидравлический режим, который характеризуется коэффициентом устойчивости.

    

;

     - потеря напора тепловой сети  при расчетном напоре теплоносителя;

     - располагаемый напор на абонентском вводе.

    Для повышения гидравлической устойчивости системы избытки напора у абонентов  должны поглощаться при помощи постоянных сопротивлений, а в самой сети следует максимально снижать потери.

    При выборе регулирующих клапанов обычно исходят из следующих условий: установленный проектный режим обеспечиваться при пропускной способности РО (открытие клапана) =65-75% от номинальной, а рабочий участок пропускной характеристики должен находиться в диапазоне 25-80%.

    При установки клапана на действующей сети нужно делать корректировку давления перед клапаном по отношению к проектным решением.

    Условием  выбора типа клапана является отношение:

    

;

     - условная пропускная способность  клапана (из паспорта).

     - фактическая пропускная способность.

    

;

     - максимальный расход теплоносителя,  измеряется в м³/ч;

     - плотность теплоносителя, кг/м³;

     - максимальный перепад давления  на участке трубопровода, МПа.

    Максимальная  пропускная способность клапана  определяется по формуле:

    

;

     - перепад давления на клапане.             

    Если  выполняется следующее условие: , то выбирается клапан с линейной характеристикой.

    Если  условие не выполняется, то выбранный  клапан с логарифмической характеристикой. 

    Алгоритм  выбора РО (клапана).

    1.Определяется  падение давления трубопроводной сети.

    2.Оценивается  допустимый перепад давления  на клапане.

    3.Нахадится  максимальная пропускная способность  трубопровода, если она не задана  согласно условиям тепловых нагрузок.

    4.Выирается  типоразмер клапана.

    5.Определяется  коэффициент соотношения . На основании которого выбирается тип характеристики клапана.

    6.Проводится  проверка условия запаса по  управляющему воздействию и степени  открытия затвора при максимальном  расходе.

    7.Выполняется  проверка условия по пропускной способности ( ), если это условие не выполняется, то выбирается новый типоразмер клапана и расчет выполняется с пункта определения коэффициента соотношения . 

    Если  же алгоритм не сходится по условиям дискретности типоразмеров, то берется наилучший вариант из рассмотренных. При необходимости облегчения условия работы регулирующих клапанов, устанавливаемых в действующие трубопроводные системы, следует предусматривать обводные каналы для снижения перепада давления на клапане и увеличения пропускной способности. 

    Расчет  регулирующих вентилей.

    Расчет 3 – ех ходового регулирующего  вентиля. 

    3-ех  ходовые регулирующие вентили  в настоящее время используются  в решении регулирующих узлов,  т. к. они способнее смешивать (или распределять) теплоноситель в требующемся соотношении для достижения необходимой температуры.

Рис.5 

    На  данной схеме изображен 3-ех ходовой  смесительный вентиль, нагруженный  дифференциальным давлением.

    А - вход первичной воды;

    В – обратная вода;

    АВ  – выход из регулируемого вентиля;

     - давление, создаваемое насосом;

     - давление в обратном трубопроводе;

     - потери давления на теплообменнике или на тепловом потребителе. 

    Замена 3-ех ходового смесительного вентиля  двумя 2-ух ходовыми. 

Рис.6 

    Кавитацией  – называется такое явление, при  котором в жидкости наблюдается  образование и разрушение большого количества пузырьков наполненных парами жидкости, происходящие в результате местного понижения давления.

    Обычное явление кавитации возникает  в области самого узкого прохода, где скорость самая высокая.

    У регулирующих вентилей с одноступенчатой  редукцией (практический каждый случай в коммерческой области отопления и охлаждения) кавитация может развиться в случае если выполняется условие:

    

; 

     - входное давление;

     - давление за вентилем;

     - давление насыщенных паров  среды при конкретной температуре. 

    Для выше приведенных схем действительны  следующие условия:

    1Система нагружена перепадом давления;

    2.Давление  насоса не зависит от циркуляционного  количества (подачи). 

    При номинальном расходе G_3ном, который протекает через систему при полностью закрытой ветви А и полностью открытой ветви В, потеря давления потребителя включая трубопровод от точки 4 до точки 2 равна DР_тепл, а потеря давления обратной ветви от точки 2 до точки 4 не считая потери на вентиле равна DР_об. Тогда для данной схемы будет выполняться следующее условие:

    

;

где - условный коэффициент расхода, задающийся производителем смесительных вентилей.

      

      

    Пример  расчета двухходового регулирующего вентиля.

    Исходные  данные:

1. Среда – вода 155 ⁰С.
2. Статическое давление в точке присоединения – 1200 кПа;
3. Падение давления в точке присоединения DР_дост  = 80 кПа;
4. Потери давления в трубопроводе DР_труб  = 15 кПа;
5. Потери давления у потребителя DР_тепл  = 25 кПа;
6. Условный расход Q_ном = 8 м³/ч;
7. Минимальный расход Q_мин = 1,3 м³/ч.