Какая связь между напором и давлением? Какие размерности имеют эти параметры? Как они взаимно пересчитываются?

При гидравлическом расчете тепловых сетей, как правило, не учитывают отношение w²/2g, представляющее собой скорост­ной напор потока в трубопроводе, так как он составляет сравнительно небольшую до­лю полного напора и изменяется по длине сети незначительно. Обычно принимают

H₀ = Z + p/y=Z+H, (1.3)

т.е. считают полный напор равным сумме пьезометрического напора и высоты распо­ложения оси трубопровода над плоскостью отсчета. Под пьезометрическим напором понимается давление в трубопроводе, вы­раженное в линейных единицах (обычно в метрах) столба той жидкости, которая пе­редается по трубопроводу.

Из (1.3) следует, что Н = Н₀ - Z. Пьезо­метрический напор равен разности между полным напором и геометрической высо­той оси трубопровода над плоскостью от­счета. Падение давления и потеря напора в сети, или располагаемый перепад (раз­ность напоров), в сети связаны следующи­ми зависимостями:

(1.5)

Где δН — потеря напора или располагаемый напор, м; δр — падение давления, или рас­полагаемый перепад давления, Па; h, R — удельная потеря напора (безразмерная ве­личина) и удельное падение давления, Па/м.

12. Напишите формулу Дарси для расчета удельного линейного падения давления в трубопроводе. Назовите значения и размер­ности членов этого уравнения.

Исходной зависимостью для определе­ния удельного линейного падения в трубо­проводе является уравнение Дарси

(1.8)

где λ— коэффициент гидравлического тре­ния (безразмерная величина); w — скорость

среды, м/с; р — плотность среды, кг/м ; d—внутренний диаметр трубопровода, м; G — массовый расход, кг/с.

13. Что такое эквивалентная относительная ше­роховатость стенки трубопровода?

Под эквивалентной относительной шероховатостью реального трубопровода по-нимается искусственная относительная равномерная шероховатость цилиндрической стенки, коэффициент гидравлического трения которой в области Re > Re такой же, как и в данном реальном трубопроводе

14. Как определяется местное падение давления в трубопроводе? Почему эквивалентная дли­на местного сопротивления зависит от диа­метра трубопровода? Из каких уравнений это следует?

При нали­чии на участке трубопровода ряда местных сопротивлений суммарное падение давле­ния во всех местных сопротивлениях, Па, определяется по формуле

(1.18)

где — сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке; ξ — безразмерная величина, зависящая от характера сопротивления.

Если представить прямолинейный тру­бопровод диаметром d, линейное падение давления на котором равно падению давле­ния в местных сопротивлениях, то длина та­кого участка трубопровода, называемая эк­вивалентной длиной местных сопротивле­ний, может быть найдена из равенства

(1.19)

откуда эквивалентная длина местных со­противлений, м,

= (1.20а)

При подстановке в(1.20) коэффициента гидравлического трения по Шифринсону формула для эквивалентной длины мест­ных сопротивлений приводится к виду

= (1.20б)

Как видно из (1.206), эквивалентная дли­на местных сопротивлений пропорциональ­на сумме коэффициентов местных сопро­тивлений в первой степени и диаметру тру­бопровода в степени 1,25.

15. Изложите основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей из усло­вия надежности работы системы теплоснаб­жения.

Основные требования к режиму давле­ний водяных тепловых сетей из условия на­дежности работы системы теплоснабжения сводятся к следующему:

1) непревышение допустимых давлений в оборудовании источника, тепловой сети и абонентских установок. Допустимое из­быточное (сверх атмосферного) давление в стальных трубопроводах и арматуре теп­ловых сетей зависит от применяемого сор­тамента труб и в большинстве случаев со­ставляет 1,6—2,5 МПа;

2) обеспечение избыточного (сверх ат­мосферного) давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреж­дения кавитации насосов (сетевых, подпи-точных, смесительных) и защиты системы теплоснабжения от подсоса воздуха. Невы­полнение этого требования приводит к кор­розии оборудования и нарушению цирку­ляции воды. В качестве минимального зна­чения избыточного давления принимают 0,05 МПа (5 м вод. ст.)

3) обеспечение невскипания сетевой во­ды при гидродинамическом режиме систе­мы теплоснабжения, т.е. при циркуляции воды в системе.

16. Какое преимущество имеет установление общей статической зоны для всей системы теплоснабжения? Всегда ли возможно такое решение? Чем ограничивается такая возмож­ность?

17. На основе каких условий на пьезометриче­ский график наносятся уровни допустимых максимальных и минимальных пьезометри­ческих напоров для подающей и обратной линий системы теплоснабжения?

На пьезометрических графиках наносят­ся линии напоров для основной расчетной магистрали и характерных ответвлений как для гидродинамического режима, так и для статического состояния системы тепло­снабжения. Если гидродинамический ре­жим системы теплоснабжения сильно изме­няется в течение отопительного сезона или года, то на пьезометрический график нано­сятся линии напоров для наиболее харак­терных режимов системы. Например, при открытой системе теплоснабжения на пье­зометрических графиках обычно приводят­ся линии напоров для трех характерных ре­жимов работы системы, а именно: при от­сутствии водозабора, при максимальном отборе воды из подающей линии тепловой сети, при максимальном отборе из обратной линии тепловой сети. Поскольку допустимые напоры являют­ся пьезометрическими, т.е. отсчитываются от оси трубопроводов, линии допустимых напоров для тепловой сети следуют за рель­ефом местности, так как при построении графика напоров обычно условно принима­ют, что оси трубопроводов тепловых сетей совпадают с поверхностью земли. При по­строении линии допустимых напоров для оборудования, имеющего существенные вертикальные габариты, максимальный пьезометрический напор отсчитывают от нижней точки, а минимальный — от верхней точки этого оборудования. В част­ности, для пиковых водогрейных котлов максимально допустимый пьезометриче­ский напор отсчитывают от нижней точки котла, которую условно принимают совпа­дающей с поверхностью земли, а мини­мально допустимый напор — от верхнего коллектора котла, отметка которого по от­ношению к нижней точке котла обычно вы­ше на 10—15 м. В связи с возможным ло­кальным нагревом воды в отдельных труб­ках котла выше расчетной температуры в выходном коллекторе минимально допус­тимый пьезометрический напор определя­ют по температуре кипения воды, превы­шающей на 30 °С расчетную в выходном коллекторе котла.

Максимально допустимый гидравличе­ский пьезометрический напор обычно оп­ределяют: для подающей линии системы — из условия механической прочности обору­дования тепловой сети (трубы, арматура) и источника теплоты (пароводяные подог­реватели, водогрейные котлы); для обрат­ной линии при зависимой схеме присоеди­нения абонентов — из условия механиче­ской прочности теплоиспользующего обо­рудования абонентских установок (ото­пительные и вентиляционные приборы); при независимой схеме соединения абонен­тов — из условия механической прочности водо-водяных подогревателей.

Минимально допустимый гидродинами­ческий пьезометрический напор обычно оп­ределяют: для подающей линии — из усло­вия защиты от вскипания воды; для обрат­ной линии — из условия предупреждения вакуума (давления меньше 0,1 МПа) в сис­теме, а также предупреждения кавитации на всасывающей стороне насосов.

18. Из каких условий выбираются схемы при­соединения установок к водяным тепловым сетям?

Основные требования к режиму давле­ний водяных тепловых сетей из условия на­дежности работы системы теплоснабжения сводятся к следующему:

1) непревышение допустимых давлений в оборудовании источника, тепловой сети и абонентских установок. Допустимое из­быточное (сверх атмосферного) давление в стальных трубопроводах и арматуре теп­ловых сетей зависит от применяемого сор­тамента труб и в большинстве случаев со­ставляет 1,6—2,5 МПа;

2) обеспечение избыточного (сверх ат­мосферного) давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреж­дения кавитации насосов (сетевых, подпи-точных, смесительных) и защиты системы теплоснабжения от подсоса воздуха. Невы­полнение этого требования приводит к кор­розии оборудования и нарушению цирку­ляции воды. В качестве минимального зна­чения избыточного давления принимают 0,05 МПа (5 м вод. ст.)

3) обеспечение невскипания сетевой во­ды при гидродинамическом режиме систе­мы теплоснабжения, т.е. при циркуляции воды в системе.

19. Приведите исходные данные для гидравли­ческого расчета разветвленной водяной теп­ловой сети. Какова последовательность от­дельных расчетных операций?

20. Приведите исходные данные для гидравли­ческого расчета разветвленной паровой се­ти. В чем состоит методика расчета?

21. По какому расходу воды выбираются диа­метры тепловой сети в открытых системах теплоснабжения?

В открытых системах теплоснабжения расчетные расходы воды получаются в ряде случаев различными для подающего и об­ратного трубопроводов (абонентские вводы с несвязанным регулированием при наличии регуляторов расхода перед отопительной системой). Однако подающие и обратные трубопроводы сети обычно прокладывают­ся одного диаметра, хотя имеют место случаи, когда целесообразно укладывать трубы разного диаметра согласно гидра­влическим расчетам. Расчетный расход во­ды в этом случае должен выбираться из ус­ловия, чтобы суммарная потеря напора при расходе воды в подающем (G₀ + G_B + G_r) и обратном (G₀ + G_B) трубопроводах была равна суммарной потере при одинаковом расходе воды G в подающем и обратном трубопроводах.

Этот расчетный расход воды, по которо­му и следует выбирать диаметры тепловой сети при использовании открытой системы, определяют по формуле

(1.28а)

где G_0B — суммарный расчетный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

G_О.B = G₀ + G_B; G_r — расчетный расход сетевой воды из подающего трубопровода на горячее водоснабжение. По СНиП «Те­пловые сети» [1]

G = G_OB + 0,6G_r. (1.28б)

22. Как определяется рабочий напор сетевых на­сосов водяной тепловой сети? Из каких сла­гаемых он состоит?

Рабочий напор сетевых на­сосов замкнутой водяной сети вычисляется по формуле

Н = δН_т + δН_П + δН₀ + ΔН_к, (1.29)

где δН_т — потеря напора в подогреватель­ной установке (бойлерной) станции, пико­вой котельной и станционных коммуника­циях (обычно 20—25 м); δН_п, δН₀ — потери напора в подающей и обратной линиях теп­ловой сети (определяются гидравлическим расчетом сети); ΔН_к — требующийся распо­лагаемый напор в конечной точке сети на абонентском вводе (МТП) или групповой подстанции (ГТП) с учетом потери напора в авторегуляторах.Значение ΔН_к зависит от местной тепло-потребляющей установки и схемы ее при­соединения к тепловой сети. При размеще­нии узлов присоединения на абонентских вводах (МТП) можно принимать следую­щие значения ΔН_к: при зависимом присоединении отопи­тельных и вентиляционных установок без применения элеваторов, а также при неза­висимом присоединении с помощью по­верхностных подогревателей 6—10 м; при присоединении отопительных уста­новок с помощью элеватора 15—20 м; при последовательном включении водо-водяных подогревателей горячего водо­снабжения и элеваторного узла 20—25 м. При групповом присоединении абонент­ских установок к тепловой сети через ГТП значения δН_п и δН₀ в (1.29) представляют собой потери напора в подающей и обратной линиях тепловой сети между источником те­плоты (ТЭЦ, котельной) и ГТП.

23. Как определяется рабочий напор подпиточных насосов в открытых системах тепло­снабжения?

В открытой системе теплоснабжения на­пор подпиточных насосов, устанавливае­мых на станции для восполнения водозабо­ра и утечек воды из тепловой сети, опреде­ляют исходя из летнего режима работы сис­темы по формуле

Н=Н_СТ + δН _Л - Z (1.30)

где Н_ст — статический напор в тепловой се­ти (обычно 60 м); δН_л — суммарная потеря напора в подпиточной линии и в тепловой сети при летнем режиме работы системы; Z— геодезическая отметка уровня воды в баке, из которого ведется подпитка системы.

24. По какому расходу сетевой воды устанавли­вается проектная подача сетевых насосов? Какое допускается минимальное количество сетевых насосов на станции?

Проектная подача рабочих сетевых на­сосов, устанавливаемых на станции, долж­на соответствовать максимальному расходу воды в сети. Количество устанавливаемых сетевых насосов должно быть не менее двух, из которых один резервный. При чис­ле параллельно работающих сетевых насо­сов больше пяти установку резервного на­соса можно не предусматривать.

25. В чем состоит метод определения давления в конце длинного транзитного паропровода?