Hydraulický výpočet, stabilita a síťový režim

Hydraulický výpočet topné potrubní sítě zahrnuje určení průměrů potrubí, tlakových ztrát v nich, tlaků v různých bodech sítě a výběr zařízení, které zajišťuje normální provoz a přepravu chladiva.

Tlak

V hydraulických výpočtech se jako síla na jednotku plochy používá pojem tlaku plynu (vzduchu) nebo kapaliny. Existuje statický, dynamický a celkový nebo celkový tlak.

• Statický tlak charakterizuje stupeň stlačení plynu nebo kapaliny. Tlak plynu se obvykle měří v kilogramech na 1 m2 nebo v milimetrech vodního sloupce. Tlak kapaliny a někdy i plynu se měří v kilogramech na 1 cm2. Tlak se měří z absolutního vakua. Absolutní statický tlak je vždy kladný, zatímco přetlak může být záporný.
• Dynamický tlak představuje kinetickou energii 1 m3 plynu nebo 1 litru kapaliny; je úměrná druhé mocnině rychlosti a hustoty. Dynamický tlak je vždy kladný a měří se ve stejných jednotkách jako statický tlak.
• Celkový (celkový) tlak i jeho složky se měří od absolutní nuly nebo od atmosférického tlaku Za určitých podmínek lze statický a dynamický tlak vzájemně převádět.

Ztráty v potrubí

Když se chladicí kapalina pohybuje potrubím, dochází ke tření na stěnách, jehož překonání vyžaduje energii. Tento typ ztrát v přímých úsecích potrubí se nazývá lineární ztráty. Existují dva způsoby proudění tekutiny: laminární a turbulentní. Laminární je režim proudění charakterizovaný absencí průniku trajektorií jednotlivých kapalných (plynných) částic. Turbulentní proudění se vyskytuje náhodně.

Při laminárním proudění jsou ztráty třením určeny výhradně viskozitou kapaliny nebo plynu. Při turbulentním pohybu je ztráta tlaku úměrná přibližně druhé mocnině rychlosti pohybu.

Tlakové ztráty třením při turbulentním pohybu jsou mnohonásobně větší než ztráty, ke kterým dochází při laminárním pohybu. Koeficient tření při laminárním pohybu je nepřímo úměrný číslu Re.

Pro velké hodnoty Re byste měli použít odporový vzorec pro hrubé potrubí (uvedený v jakékoli referenční literatuře). Otázkou je určit drsnost potrubí Doporučuje se vzít hodnoty výstupků drsnosti:

Ztráty třením pro čtvercové a obdélníkové kanály jsou určeny z údajů pro kruhové trubky o způsobech nahrazení obdélníkových kanálů kruhovými trubkami s ekvivalentními průměry (třením).

Když se chladicí kapalina pohybuje v zakřivených úsecích potrubí, v armaturách, armaturách a kompenzátorech, dochází ke ztrátám tlaku zejména v důsledku tvorby vírů a nárazů. Celkové tlakové ztráty v tepelných potrubích se skládají z lineárních a lokálních. Při výpočtu průměrů sítě se předpokládá, že tlak soustavy musí překonat hydraulický odpor, který vzniká při pohybu odhadovaného množství chladiva přes ni: Jsou uvedeny koeficienty místního odporu pro různé typy zařízení a armatur tepelných sítí. v referenčních knihách Průřez potrubí se volí na základě velikosti tlaku a ztrát

Doporučení pro výběr potrubí

Při výpočtu by měly být výsledné průměry potrubí zaokrouhleny na normu podle GOST.

Při provádění výpočtů potrubí je nutné dbát na to, aby na vstupech nebo u jednotlivých spotřebitelů nedocházelo k velkým přetlakům, protože to může vést k nesprávnému seřízení sítí za provozu a ke zpoždění v dodávce tepla vzdáleným spotřebitelům z důvodu jeho nadměrné dodávky do nejbližších částí systému. Nadměrný přívod tepla do blízkých oblastí navíc povede ke snížení rozdílu teplot mezi dopředným a zpětným vedením.

Hydraulická stabilita sítí

Hydraulickou stabilitou sítě, kterou je přepravována kapalina nebo plyn, je třeba rozumět její schopnost udržovat stabilitu rozvodu kapaliny nebo plynů po jednotlivých úsecích sítě, stanovenou počátečním nebo provozním nastavením.

Hydraulická stabilita sítě je dána poměrem hydraulických ztrát v jednotlivých větvích k hydraulickým ztrátám v potrubí (vzduchovodu). Čím větší je tento poměr, tím vyšší je hydraulická stabilita sítě (systému).

Tok plynů nebo kapalin v síti nebo v každé jednotlivé sekci – větvi topného nebo ventilačního systému závisí na jeho vodivosti (včetně regulačních prvků) a tlaku před nimi. Vodivostí je třeba rozumět proudění plynů (kapalin) v dané oblasti s tlakovou ztrátou 1 kgf/m2.

Odolnost a konfigurace sítě

Všechny větvené části systému jsou vzájemně propojeny hlavním potrubím. Změní-li se průtok v kterékoli větvi, dojde ke změně tlaku a následně i tlaku ve všech částech systému. V souladu s tím se změní i náklady na přepravované médium ve všech oblastech.

Pokud vypnete jeden spotřebič ze systému, tlak jako celek se sníží, tlak na hlavním potrubí se také sníží a volný tlak před spotřebiči vzduchu se zvýší, což přispěje k mírnému zvýšení vzduchu spotřebu pro všechny spotřebitele. S dodatečným průtokem vzduchu v kterékoli větvi systému dojde k opačnému jevu, tj. u všech OSTATNÍCH spotřebičů se průtok sníží.

K největšímu přenastavení systémových spotřebičů dojde v případě, kdy zůstane zapnutý pouze jeden spotřebič. V tomto případě bude pokles tlaku v hlavní síti minimální a tlak před větví se bude blížit tlaku vyvinutému ventilátorem.

V tomto režimu bude dosaženo maximálního průtoku a stability pro jeden provozovaný spotřebič a systém jako celek bude extrémně špatně regulován. Na základě těchto úvah je stanoveno kritérium pro hydraulickou stabilitu sítě. Její hodnotu rovnou 0,5 lze konvenčně akceptovat jako hranici mezi zónami stability a nestability sítě.