Уравнение Бернулли. Конструктивные способы изменения характеристик насосных станций. Гидравлический режим закрытых систем теплоснабжения.

содержание Уравнение Бернулли. Основные понятия и определения. 2 Линейное падение давления. 3 Падение давления в местных сопротивлениях. 6 Суммарное падение давления. 7 Гидравлический расчет трубопроводов. 7 Гидравлическое сопротивление участка гидравлической цепи. 8 Расчет суммарной характеристики насосных станций. 10 §8. Конструктивные способы изменения характеристик насосных станций. 12 §9. Некоторые энергетические характеристики насосных станций. 13 §10. Расчет суммарной характеристики сети. 14 §11. Гидравлический режим закрытых систем теплоснабжения 16 Анализ гидравлического режима закрытых систем теплоснабжения без РР на абонентских вводах. 18 Гидравлическая устойчивость. 25 Способы уменьшения разрегулировки в закрытых системах теплосети. 26 Применение насосных и дросселирующих подстанций. 34 Падение напора (давления) на участке гидравлической цепи. Законы Кирхгофа. 36 Расчет гидравлического режима кольцевой сети с РР на абонентских вводах. 36 Расчет методом последовательных приближений. 38 § Алгоритмы расчета гидр. Режима при наличии насосных подстанций. 41 § Гидравлический режим теплосети с несколькими источниками теплоты. 41 § Расчет кольцевой сети без РР на абонентских вводах. 43 Гидравлический удар в теплосети. 45 Уравнение Бернулли. Основные понятия и определения. , где P1, P2 – статическое давления в сечениях 1 и 2; – динамические давления; – гидростатические давления; – потери давления на участке 1-2 из-за трения и местных сопротивлений; – потери давления на прямолинейных участках из-за вязкого трения – потери давления в местных сопротивлениях – удельный вес Уравнение Бернулли для напоров: – пьезометрический напор в сечениях 1 и 2 соответственно; – динамический напор в сечениях 1 и 2 соответственно; h1;h2 – геометрические напоры; ∆H – потеря напора на участках 1-2. В тепловых сетях динамический напор – маленькая величина. Ей пренебрегают, т.е считают, что полный напор равен сумме пьезометрического и геометрического напоров. Пьезометрический напор равен разности между полным напором и геометрической высотой центра тяжести сечения трубопровода над плоскостью отсчета. Линейное падение давления. 1. ∆Рл определяется по формуле Д'Арси-Вейсбаха  – коэффициент гидравлического трения; L – длина прямолинейного участка, м; d – внутренний диаметр трубопровода, м; – скорость движения теплоносителя, м/с; Массовый расход: ; GV = ; – удельные линейные потери давления. При конструировании тепловых сетей задают RL и Gm и определяют диаметр трубопровода. 2. Коэффициент гидравлического трения Различают гладкие и шероховатые трубы λ = f(Re) гладких труб. Пользуются формулой Пуазеля λ шероховатых труб зависит от характеристики шероховатости. Шероховатую поверхность можно представить как поверхность, состоящую из ряда выступов. Высота отдельных выступов К – абсолютная шероховатость. К = 0,05 ÷2 мм в нормально эксплуатируемых тепловых сетях. K/d – относительная шероховатость. Равномерная шероховатость – это такая шероховатость, у которой высота и шаг выступов одинаковы для разных точек поверхности. Кэ- эквивалентная шероховатость – это такая шероховатость, действие которой равносильно действию реальной неравномерной шероховатости. Установлено, что при малых числах Рейнольдса коэффициент гидравлического трения шероховатых труб максимальный. С увеличением числа Рейнольдса коэффициент гидравлического трения шероховатых труб уменьшается. При Rе ≥ Rе пр λ ≈ const. Формула Альтшуля: КЭ→0 – формула Блазиуса ( для гладких труб + трубы с малой шероховатостью) Re→∞ – формула Шифринсона. Re ≥ Re ПР Если Re ≥ Re ПР – квадратичный режим Зависимость между ∆Pл и w – квадратичная. 3. Rе пр – ? Считается, что при Rе пр λ превышает свое предельное значение на 3%. При увеличении относительной шероховатости уменьшается Формула для wпред Установлено, что при нормальной эксплуатации тепловых сетей эквивалентная шероховатость: 1. Паропроводы Кэ= 0,2·10-3м 2. Водяные тепловые сети Кэ= 0,5·10-2м 3. Конденсатопроводы Кэ= 1·10-3м Для указанных значений Кэ wпр равна: ◦ для воды wпр = 1 м/с ◦ для пара wпр = 30 м/с Тепловые сети обычно работают в квадратичном режиме. Падение давления в местных сопротивлениях. Формула Вейсбаха. – коэффициент местного сопротивления. Эквивалентная длина местных сопротивлений Lэ – такая длина прямолинейного участка, падение давления на который из-за трения равно падению давления в местных сопротивлениях. – доля местных сопротивлений →d Если неизвестны количество и тип местных сопротивлений, то для ориентировочного определения α – доли местных сопротивлений пользуются следующими формулами: – для воды – для пара Если количество и типы местных сопротивлений известны, то пользуются формулой: Вывод формулы: Если α=0,10,6, то (1+ α)0,241,06 Суммарное падение давления. Гидравлический расчет трубопроводов. I. Предварительный расчет. ΔP, Gm известны. 1. Средняя плотность теплоносителя на участке Если теплоноситель – жидкость, то ρ1= ρ2= ρср. 2. Доля местных сопротивлений: α 3. 4. Определяют требуемые значения внутреннего диаметра трубопровода II. Проверочный расчет. 1. Найденное значение d округляют до ближайшего стандартного значения. 2. Вычисляют Rе и сравнивают с Rе пр. 3. Если трубопровод работает в квадратичной области 4. 5. и сравнивают с допустимым значением. 6. Если трубопровод работает в переходной области Re < Re пр, то λ определяется по формуле Альтшуля. 7. 8. Определяется LЭ 9. сравнивают с допустимыми потерями давления. Считается, что магистральные трубопроводы работают в квадратичной области. Проверку типа области проводят для абонентских ответвлений. Гидравлическое сопротивление участка гидравлической цепи. Рассматривается квадратичный режим работы тепловых сетей. λ=const – гидравлическое сопротивление участка, выраженное в единицах давления для массового расхода. – гидравлическое сопротивление участка, выраженное в единицах давления для объемного расхода. Разделим обе части уравнения на – гидравлическое сопротивление участка, выраженное в ед. напора для массового расхода. В формулы для вычисления сопротивлений входит ρ. При вычислении ρ берут средние значения плотности. Расчет суммарной характеристики насосных станций. Если на станции одновременно работают несколько насосов, то должна быть найдена их суммарная характеристика. Параллельное включение насосов. Пусть n одинаковых насосов включены параллельно H=HO – SG2 Ho – напор холостого хода S- внутреннее гидравлическое сопротивление насоса При расчетах удобно заменить n параллельно работающих насосов одним эквивалентным насосом. Hэ=Hoэ- Sэ  Gэ2 Gi = G = const = для любых расходов Если G =0, то Hоэ=Hо SЭn 2 = S Внутреннее гидравлическое сопротивление насоса в n2 раз меньше внутреннего гидравлического сопротивления отдельно взятого насоса. Последовательное включение насосов. При вычислении суммарной характеристики складываются напоры при одинаковых расходах. Пусть n одинаковых насосов включены последовательно и их характеристика H=Ho- S·G2 Удобно заменить n одинаковых насосов одним эквивалентным насосом. При G = 0 n·HО=HОЭ Напор холостого хода эквивалентного насоса в n раз больше напора холостого хода отдельно взятого насоса S·n = SЭ Внутреннее гидравлическое сопротивление эквивалентного насоса в n раз больше внутреннего гидравлического сопротивления первого последовательно включенного насоса. Эффективность последовательного включения насосов зависит от вида характеристики сети. Чем более пологой будет характеристика сети, тем эффективнее последовательное включение насосов. 1 – характеристика одного насоса; 2 – характеристика двух параллельно включенных насосов (одинаковых); 3 – характеристика одной сети; 4 – характеристика другой сети. Для сети 3 расходы, что при одном, что при двух последовательно включенных насосах одинаковы. Для сети 4 – G24 >G14. Эффективность последовательного включения насосов зависит от вида характеристики сети. Чем более крутой будет характеристика сети, тем эффективнее будет включение. 1 - характеристика одного насоса; 2 - характеристика двух одинаковых включенных насосов; G13 – расход 3 сети при одном включенном насосе; G23 – расход 3 сети при двух последовательно включенных насосах; G14 – расход 4 сети при одном включенном насосе; G24 – расход 4 сети при двух последовательно включенных насосах; Конструктивные способы изменения характеристик насосных станций. 1 Способ Характеристики насосных станций можно изменить путем отточки рабочих колес, либо установкой рабочих колес другого диаметра ; 2 Способ Характеристики насосных станций можно заменить путем замены электродвигателя другим с большей или меньшей частотой вращения ротора. ; N – мощность, развиваемая насосом Если частота вращения ротора уменьшается в 2 раза, то расход или подача уменьшается в 2 раза, напор уменьшается в 4 раза, а мощность - в 8 раз. ; ; ; Этот способ часто используют для проведения энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении. На ответвлении к абонентам используют повысительный насос. Если давление в подающей магистрали тепловых сетей низкое, то для нормального теплоснабжения абонентов необходим полный напор повысительного насоса. Если давление в подающей магистрали ТС высокое, то при полностью открытых задвижках, напор у абонентов будет излишне большим. Избыток напора гасится прикрытием задвижки у нагнетающего патрубка насоса. Энергетически более эффективным будет уменьшение частоты вращения ротора насоса. §9. Некоторые энергетические характеристики насосных станций. – мощность на валу насоса. ΔР – разность давления между нагнетающим и всасывающим патрубком насоса; GV – объемный расход;  – КПД насоса. Мощность, потребляемая электродвигателем из электросети: Q – количество энергии, которое необходимо на перекачку жидкости массой М. Вывод формулы: ? При прямолинейном равномерном движении A=F·L F=ΔP·Sп.п. (площадь поперечного сечения) A=ΔP·Sп.п.·L Если учесть потери энергии на трение Считается, что при постоянной частоте вращения вала электродвигателя насоса мощность на валу насоса: (при дроссельном регулировании расхода). NH – мощность в номинальном режиме; GVH – объемный расход при номинальном режиме; GV – фактический расход при дроссельном режиме; – коэффициент холостого хода. N= f(GV) аппроксимируют прямой, т.е. считают N= NXX + a· GV Если режим работы номинальный, то: NH = NXX + a· GVН §10. Расчет суммарной характеристики сети. Последовательное соединение. При последовательном соединении общее (суммарное) сопротивление = ∑ сопротивлений отдельных участков. Удобно заменить n последовательно включенных участков одним эквивалентным участком. Параллельное соединение. ∆P1 = ∆P2 =…= ∆Pn = ∆P = const Аналогично Потери давления на эквивалентном участке ΔР = Sобщ· G2общ – проводимость i участка Общая проводимость n параллельно включенных участков равняется сумме проводимостей отдельных участков. Пусть два участка соединены параллельно: Если S1 = S2 = S, то При параллельном соединении участков общее сопротивление в 4 раза меньше одного отдельно взятого участка. §11. Гидравлический режим закрытых систем теплоснабжения 1. На абонентских вводах имеются РР (САР расхода на абонентских вводах). Задается схема тепловой сети, напоры (давления) в подающем и обратном коллекторах источника теплоснабжения. Может задаваться ΔHст. Задаются сопротивления в магистральных участках тепловых сетей. При наличии РР, расходы воды у абонентов известны. Поддерживаются на заданном уровне САР. По известным расходам воды у абонентов и указанной схеме тепловой сети, находим расходы на магистральных участках. Зная расходы воды на магистральных участках и сопротивление, находим потери давления на магистралях, затем строим пьезометрический график. 2. РР на абонентских вводах нет. Дополнительно д.б. указаны сопротивления абонентских вводов. Применяются однолинейные и двухлинейные изображения тепловой сети. Магистральные участки обозначаются римскими цифрами, а ответвления к абонентам и сами абоненты – арабскими. S1-5 – сопротивление от 1 абонента ввода до 5 включительно – относительный расход Если в сети n абонентов, то формула для относительного расхода: SОБЩ=S1-5 + SI = SI-5 Если в сети имеются насосные подстанции, то при расчете они учитываются с помощью отрицательного гидравлического сопротивления. I-ый вариант алгоритма расчета. 1. Используя правило для последовательного и параллельного соединения участков, находят все сопротивления, входящие в формулы для относительных расходов. 2. Находят относительные расходы. 3. Находят общий расход. 4. Находят расходы через абонентские вводы через абсолютные выражения. 5. Расходы на магистральных участках и потери давления на них. 6. Строят пьезометрический график. II-ой вариант алгоритма расчета. 1. По правилам последовательного и параллельного соединения участков находят SОБЩ=SI-n 2. 3. Потеря давления на первом магистральном участке: ΔРI =SI·Gобщ2. 4. 5. Расход через 1 абонентский ввод: 6. GII = G ОБЩ – G1 7. 8. ∆P2 = ∆P1 - ∆PII = ∆PCT - ∆PI - ∆PII 9. Анализ гидравлического режима закрытых систем теплоснабжения без РР на абонентских вводах. При отключении i абонента Sобщ. увеличивается, Gобщ, уменьшается, падение напора на магистральных участках уменьшается. Поэтому пьезометрический график при включённой части тепловой сети будет более пологим, т.к. расход на магистральных участках меньше. Так как напоры на абонентских вводах больше, то больше и расходы через абонентские вводы. Меньше всего расход изменится у первого абонента, больше у ỉ-1. После ỉ абонента пьезометрический график пойдет круче, т.к. возросла располагаемая разность напоров. При этом степень изменения расходов у всех абонентов, начиная с ỉ+1 будет одинакова. () i водоразбор из обратки. При высоких температурах наружного воздуха температура воды в подающих линиях абонентского ввода ≈ 650С. Регулятор расхода ? работает так, что водоразбор с подающих линий абонентских вводов. В промежуточных условиях вода забирается как из подающей, так и из обратной линии абонентского ввода. Пьезометрический график магистралей теплосети. 1– пьезометрический график подающей магистрали при любом водоразборе; 2– пьезометрический график обратной магистрали при отсутствии водоразбора. Если подающая и обратная магистрали имеют одинаковый диаметр, то пьезометрический график при отсутствии водоразбора должен быть симметричным. 3– пьезометрический график обратной магистрали при 30% водоразборе. Если водоразбор 100%, то пьезометрический график – горизонтальная линия. От опорожнения системы защищают регуляторы подпора. Пьезометрический график подающей магистрали при любом водоразборе один и тот же, т.к. расход воды по подающей магистрали равен сумме расходов воды на подающей линии абонентского ввода = const. ΔН = Sа∙G2 С увеличением водоразбора падение напора на абонентских вводах растет, т.к. водоразбор эквивалентен появлению дополнительного гидравлического сопротивления на абонентском вводе. Гидравлический режим от i-систем теплосети без регулятора расхода на абонентских вводах. Пьезометрический график при отсутствии водоразбора. Для управляемости при выключенном водоразборе сеть должна быть настроена следующим образом: Полные напоры перед элеваторами у всех абонентских вводов должны быть одинаковыми. Полные напоры после системы отопления абонентских вводов должны быть одинаковы у всех абонентов. Водоразбор на ГВС из подающих линий абонентских вводов осуществляется перед элеваторами, а из обратных - после. У всех абонентов отношение расчетного расхода на ГВС к расчетам на отопление должно быть приблизительно одинаково. Но- полный напор в обратном коллекторе источника водоснабжения;; Нпр- полный напор в подающем коллекторе источника теплоснабжения; ΔНст- разность напоров между подающем и обратном коллекторе при отсутствии водоразбора, т.е в расчетном режиме; Нпэ- полный напор перед элеваторами абонентских вводов; ΔНэ- падение напора в СО (элеваторах); Ноэ- полный напор после элеваторов (СО); 1-2- пьезометрический график участка 1-2 подающей магистрали теплосети; 2-3- пьезометрический график участка 2-3 подающей линии 1-го абонентского ввода. Требуемое падение напора обеспечивается подбором диафрагмы; 4-5- пьезометрический график участка 4-5 обратной линии 1-го абонентского ввода; 5-10 пьезометрический график участка 5-10 обратной магистрали участка теплосети. Для 2-го абонента аналогично. При выполнении этих условий данную теплосеть можно заменить одной эквивалентной сетью с одним эквивалентным абонентом, расход воды которой равен сумме расходов всех абонентов. Параметры расчетного режима позволяют найти все эквивалентные сопротивления сети. S=SП+SАБ+SO – расход на ГВС из обратной и подающей линии. – отношение расхода на ГВС к расчетному расходу на отопление. – отношение расхода на ГВС из подающей линии к общему расходу на ГВС. – отношение расхода воды на отопление к расчетному расходу на отопление. Рассмотрим нерасчетный режим. Найдем падение напора на подающей магистрали теплосети в нерасчетном режиме. (*) показано как нужно менять ΔНст в зависимости φ и режима водоразбора (β, γ) () Если требуется, чтобы режим отопления был расчетным, то φ=1 Чтобы режим отопления был расчетным, нужно изменять ΔНст в зависимости от режима водоразбора, т.е β и γ. φ=1, γ=0 φ=1, β=1 вода на ГВС забирается из подающей линии. Расход воды на отопление равен расчетному. С увеличением водоразбора (γ) ΔНст нужно увеличивать для того, чтобы расход воды на отопление был бы расчетным. φ=1, β=0. Расход воды на отопление равен расчетному значению. Горячая вода из обратной линии абонентских вводов Формула имеет смысл, если 0 ≤ γ ≤ 1 γ не может быть >1, т.к. тогда из обратной линии абонентских вводов забиралось бы больше воды на ГВС, чем там есть. γ 0,25 0,5 1,0 γ (γ-2) -0,4375 -0,75 -1 γ↑; {}↓═> ΔНст нужно уменьшить для того, чтобы расход воды на отопление был равен расчетному. Выделим в формуле полный квадрат по φ. Формула показывает как меняется расход воды на отопление в зависимости от ΔНст и режима водоразбора (γ); β- погодный коэффициент. γ=0 – водоразбора нет Если ΔНст= ΔНстр; φ=1 через СО протекает расчетный расход воды. ΔНст >ΔНстр; φ>1=> перетоп ΔНст >ΔНстр; φ<1=> недотоп Пусть погодные условия таковы, что β=1 γ↑; φ↓ поддерживается расчетная разность напоров ΔНст = ΔНстр = const; β=1, то с увеличением водоразбора φ↓. Расход воды на отопление падает. β=0 Расход воды на отопление растёт. Коэффициент β является средней температурой подающей и обратной магистрали теплосети. β – зависит от температуры воды в подающей и обратной линии магистрали трубопровода, т.е. от погодных условий Пример: tП=102ОС; tО=54ОС; tГ=60ОС; γ=0,5 ∆НСТ|φ=1=? Чтобы протекал расчетный расход, нужно уменьшить до такой величины. ΔНст= ΔНстр , то φ -? Расход воды на отопление на 12% больше. Применение насосных и дросселирующих подстанций. Насосные подстанции применяются со следующими целями: 1. Для увеличения пропускной способности теплосети (для увеличения расхода). Насосная подстанция представляет собой отрицательное гидравлическое сопротивление, поэтому при включении насосной подстанции Sобщ ↓, Gобщ ↑ Насосную подстанцию нельзя заменить простым увеличением ΔНст источника теплоснабжения, т.к. статическое давление в подающей магистрали у источника теплосети будет очень большим, поэтому насосную подстанцию удаляют от источника теплосети и размещают там, где давление в подающей магистрали заметно снижается. Насосную подстанцию можно размещать в обратной магистрали. 2. Насосные подстанции используются для снижения статического давления в обратной магистрали у концевых потребителей. У концевых потребителей ****** Р в обрат. самое большое может быть недопустимо большим для оборудования ═>↓. Объяснение: насосные подстанции являются отрицательным гидравлическим сопротивлением, поэтому при включении насосной подстанции Sо ↓‚ΔНС ↓ и ΔНо становится близким к напору в обратном коллекторе источника теплоснабжения Но ( самый низкий напор). 3. Насосные подстанции применяются для подачи теплоносителя к потребителям с высокими геодезическими отметками. Пьезометрический напор в основании горы должен быть больше, чем для точки на вершине геом. Напора. 4. Применяются для смешения, т.е. для уменьшения температуры теплоносителя, подаваемой к абонентам. Дросселирующие подстанции применяют для защиты потребителей с низкими геодезическими отметками от высокого статического давления в обратной магистрали. Потребителей с высокими геодезическими отметками д.подстанции защищают от опорожнения системы. Насосная подстанция для увеличения пропускной способности тепловой сети. Насосная подстанция для смешения РП – регулятор подпитки; РДДС – регулятор давления ″до себя″; ΔНст - разность напоров на источнике теплосети; Но – полный напор в обратном коллекторе источника. Абоненты группы 1 и 2 имеют разные геодезические отметки. В статическом режиме РП защищают абонентов гр.2 от опорожнения системы. В динамическом режиме (СН вкл.) РП практически не работают, разные напоры в обратной магистрали для абонентов группы 1 и 2 обеспечиваются с помощью РДДС путем дросселирования потока. Падение напора (давления) на участке гидравлической цепи. Законы Кирхгофа. по определению >0 при Ha > Hb Ha = Hb - ∆Hн ∆Нab = -∆Hн Ha = Hb + ∆Hн ∆Нab = ∆Hн Ha = Hb + Sab*G2 ∆Нab = Sab*G2 1-ый закон Кирхгофа Алгебраическая сумма расходов для любого узла гидравлической цепи =0. Обычно подтекающие к узлу расходы считают ″ +″, вытекающие ″-″. 2-ой закон Кирхгофа Алгебраическая сумма потерь напора для любого замкнутого контура должна быть равна 0. Для записи уравнения следует выбрать направление обхода контура. ∆Нab + ∆Нbc + ∆Нcd + ∆Нde + ∆Нab + ∆Нea = 0 Ha - Hb + Hb - Hc+ Hc - Hd+ Hd – He+ He – Ha = 0 Расчет гидравлического режима кольцевой сети с РР на абонентских вводах. От источника теплоснабжения теплоноситель подается к узлу О и распределяется между абонентами 1,2,3 с помощью магистральных участков I-IV. Расходы воды у абонентов известны. Найти расходы на магистральных участках G1 – GIV ? Для неизвестных расходов выберем направление согласно рис. 1-ый закон Кирхгофа для узлов 1,2,3. 1. GI – G1 – GII = 0 2. GII – G2 – GIII =0 3. GIII – G3 – GIV = 0 G – суммарный расход. G = G1 + G2 + G3 G = GI + GIV – следствие трех уравнений, поэтому линейнозависимых уравнений 3. GI - GII = G1 GII – GIII = G2 GIII + GIV = G3 Недостающее 4-е уравнение составим с помощью 2-го закона Кирхгофа, решаемая система уравнений будет иметь вид. GI + GIV = G Аналитический метод расчета. 4. Решим данную систему уравнений методом подстановки. Для этого выразим все искомые расходы через GI. GII = GI – G1 GIII = GII – G2 = GI – G1 – G2 GIV = G3 – GIII = G3 + G1 + G2 – GI = G – GI SI = 4∙103 Па∙с2/кг2; SII = 3∙103 Па∙с2/кг2; SIII = 2∙103 Па∙с2/кг2; SIV = 1∙103 Па∙с2/кг2 G1 = 20 кг/с; G2 = 30 кг/c; G3 = 40 кг/c a= 8∙103; b= –140∙103; c= 3∙103∙202 + 2∙103∙(20+30)2 –103 ∙902= –1900∙103 → Все было бы справедливым, если бы выбранные направления совпали с действительными. В нашем случае на III участке направление выбрано неправильно 1-ый закон Кирхгофа выполняется для всех узлов схемы; 2-ой – для замкнутого контура не выполняется. Доказательство: Перерешаем задачу, поменяв расчетное направление расхода на 3-ем магистральном участке. В формулах для коэффициентов а, в, с это приведет к смене знака при SIII. a = SI + SII – SIII – SIV = 4∙103 b= –2∙(GI + SII) + 2∙(G1 + G2) + 2∙G∙SIV = 260∙103 GI = 30,99 кг/с 1-й закон Кирхгофа выполняется. Проверяем выполнение 2-го закона: Расчет методом последовательных приближений. Алгоритм 1. Выбирают начальное приближение для неизвестных расходов так, чтобы для каждого узла схемы выполнялся 1-ый закон Кирхгофа. 2. По выбранным расходам и известным сопротивлениям участков находят падение давления на участках. 3. Находят ΔНΣ (ΔΡΣ) для замкнутого контура. 4. Находят увязочный расход (либо добавляют, либо вычитают из ранее выбранных расходов). Полученные скорректированные расходы используют в качестве приближений для новой операции. Вычисления продолжают до тех пор, пока ΔНΣ (ΔΡΣ) будет не превышать по модулю достаточно малой положительной величины. Определение увязочного расхода. ΔΡΣ >0 – перегружены те участки, на которых расход по часовой стрелке, недогружены – против часовой стрелки. ΔG нужно вычесть из расходов перегруженных участков и добавить к расходам недогруженных. Увязочный расход нужно выбирать т.о, чтобы выполнялся 2-й закон Кирхгофа. Раскроем скобки и отбросим ΔG2 Используется 1-я расчетная схема. Увязочный расход: – увязочный расчёт Пример: Рассмотрим кольцевую сеть с 1-ым вариантом направлений для искомых расходов. ΔGI – увязочный расход для 1-й итерации Найдём скорректированные расходы Переходим ко второй итерации Найдём новые исправленные расходы Перейдём к третьей итерации Расчет продолжают до тех пор, пока |ΔΡΣ| не будет превышать ε. Если считать расходы, направленные по часовой стрелке ″ +″, а против ″-″, то для вычисления исправленных расходов можно использовать универсальную формулу: § Алгоритмы расчета гидравлического режима при наличии насосных подстанций. 1. Задается начальным приближением через насосные подстанции. 2. По характеристике насоса на подстанции находят ΔΗнп . 3. Находим отрицательное гидравлическое сопротивление насосной подстанции. 4. Используя правило для последовательного и параллельного соединения участков, находят сопротивление сети. Находят расходы через магистральные участки, абонентские вводы, в т.ч. через насосную подстанцию. Если расход существенно отличается от G через насосную подстанцию, то его корректируют и расчет исправляют. Расчет продолжают до тех пор, пока не будет выполняться 2-ой закон Кирхгофа. § Гидравлический режим теплосети с несколькими источниками теплоты. Если в сети имеются несколько источников теплоты, то возникают точки водораздела: для подающих магистралей – это точка встречи потоков от разных источников, для обратных магистралей – точки разделения потоков к разным источникам. Положение точек водораздела можно менять, меняя напор в коллекторах источника теплоты. Пусть 1 – точка водораздела. Это означает, что на участке А-1 абоненты питаются от источника А, а на участке 1-В – от источника В. Абоненты, подключенные к точке 1, получают теплоту как от источника А, так и от источника В. Алгоритм расчета гидравлического режима сетей с несколькими источниками при наличии РР на абонентских вводах. 1. Задаются положением точки водораздела (т. К) и начальными приближениями для неизвестных расходов так, чтобы для каждого узла схемы выполнялся 1-ый закон Кирхгофа. 2. Для внешнего замкнутого контура: 3. Находим исправленные расходы, уточняем положение точки водораздела, вновь считаем ΔΡΣ и т.д., пока / ΔΡΣ /≤ ??? Пример: HA=120 м; НВ = 100 м Найти расходы на магистральных участках. Можно выбрать любую точку водораздела. Полагаем, что точка водораздела – точка ответвления к абоненту 3. Зададимся начальными приближениями для неизвестных расходов так, чтобы для каждого узла выполнялся 1-ый закон Кирхгофа. Исправленные расходы: По знакам исправленных расходов можно сделать вывод, что положение точки водораздела менять не следует. Если сеть имеет следующую структуру, то ее можно рассчитать как частный случай линейной сети, питаемой от 2-х одинаковых источников. Если сопротивление подающей и обратной магистрали неодинакова (из-за насосной подстанции, например, или из-за применения труб разных диаметров, то точки водораздела для подающей и обратной магистрали будут не совпадать. В этом случае при расчете гидравлического режима сопротивление подающих и обратных участков нужно учитывать по отдельности. SI = SIn + SIo § Расчет кольцевой сети без регуляторов расхода на абонентских вводах. Задаются положением точки водораздела (точка подключения 3 абонента) и дачей воды 3 абонента, которая поступает к нему по III участку. → Расчет сети сводится к расчету следующих гидравлических схем: ΔРо – разность давлений между подающей и обратной магистралью в узле 0. В схемах 3-и абоненты не такие, как в исходной схеме. Сопротивление Sэ31 –1-ой расчетной схемы; 2-ой – Sэ32 . Результаты расчета этих схем будут применимы для исходной схемы, если разность давлений для 3-их эквивалентных абонентов будет такой же, как для 3-его абонента в исходной схеме. После того, как нашли Sэ31 и Sэ32, обе схемы рассчитываются обычным образом SΣ1, SΣ2 . и т.д. В результате будем знать расходы воды через абонентские вводы. После полного расчета определяется ΔРΣ для исходной сети. Если ΔРΣ >0, то либо уменьшают α, либо длину, либо переносят точку водораздела в точку подключения 2-го абонента. Если ΔРΣ <0, α увеличивают. Расчет продолжают до тех пор, пока |ΔРΣ| ≤ ε. Гидравлический удар в теплосети. Гидравлический удар – это волновой процесс изменения давления, возникающий в капельной жидкости при резком изменении ее скорости. Гидравлический удар проявляется в местных мгновенных повышениях и понижениях давления. Если расход воды через водогрейный котел уменьшается, то температура воды на выходе из котла увеличивается, вода закипает в ТС, а затем, попадая в поток холодной жидкости без смешения происходит конденсация в.п., возникает гидравлический удар. Гидравлический удар возникает при резком закрытии клапанов и задвижек при установке сетевого насоса. Волны гидравлического удара распределяются по сети со скоростью звука А≈1000м/с. Они многократно повторяются до тех пор, пока энергия гидравлического удара не будет израсходована на трение и деформацию трубопроводов, либо не будет погашено в специальных устройствах, ограничивающих распределение волн гидравлического удара (расширительные баки, емкости - устройства регулируемого давления). С помощью: Бп и Бо – стабилизируются давления в т.1 и 6 в подающей и обратной магистрали; 1,2,3,4,5,6 – пьезометрический график сети при полностью открытом клапане К. 1,21,31,41,51,6 – при полностью закрытом клапане К. Установившийся режим – статический. Что происходит во времени при резком закрытии клапана. Графики изменения напоров в переходном процессе. Изменение напоров при медленном закрытии клапанов. При резком закрытии клапана К жидкость в начальные моменты времени продолжает двигаться в прежнем направлении, поэтому в т.2 возникает зона повышенного давления. Эта зона начинает распределяться в обратном направлении со скоростью звука. Формула Жуковского – формула Жуковского ω – скорость движения жидкости до закрытия клапана. Если скорость движения жидкости резко меняется не до 0, то Ру = ρ∙Δω∙а ρ ≈ 1000кг/м3 Δω= 1м/с Ру = 1000 · 1 · 1000 = 106 Па ≈ 105 мм. вод.ст. = 100 м вод.ст. Данная схема имеет иллюстрированное значение. В реальных теплосетях давление из подающего коллектора источников не фиксируется. Давление в обратном коллекторе стабилизируется с помощью подпиточного устройства. Однако, быстрого действия подпит. устройства не достаточна для устранения гидравлического удара. Считаем, что в реальных теплосетях нет точек регулируемого давления, которые ограничивали бы зону распределения волн гидравлического удара. В реальных теплосетях давление гидравлического удара рекомендуют вычислять по формуле: L – длина замкнутого контура Δτ – время изменения скорости. Ру ≤ Рд – Рр При резкой остановке сетевого насоса давления в обратном коллекторе увеличивается, а в подающем уменьшается, следовательно, возникает гидравлический удар. При запуске сетевого насоса на полную открытую сеть возникает гидравлический удар. Для защиты от высокого давления при гидравлическом ударе применяют: 1. Обратные клапаны на перемычках, соединяющих трубопроводы с разными знаками волн давления. При резкой остановке сетевого насоса давления в обратном коллекторе увеличивается, а в подающем уменьшается. Как только Ро>Рп ОК открывается и давление выравнивается. 2. Используются устройства, тормозящие распределение волн гидравлического удара (газовые и воздушные колпаки). 3. Применяют устройства для сброса давления – предохранительные клапаны и уравнительные резервуары. 4. Устанавливают маховые колеса на валу насоса. Инерционность СН резко увеличивается => насос не так быстро останавливается. Применяют быстродействующее устройство автоматического включения резервных насосов.