Знакомый нам мир не стоит на месте: технологии совершенствуются, оборудование улучшается, а инженеры находят все новые способы решения проблем. Одной из таких проблем является эффективное распределение тепла по тепловым сетям. Гидравлический расчет трубопроводов – это неотъемлемая часть процесса проектирования тепловых сетей. В этой статье мы рассмотрим, что такое гидравлический расчет, зачем он нужен. Кроме того, мы предоставим пример расчета гидравлических потерь в тепловой сети и расскажем о программных средствах, которые облегчат этот процесс для инженеров проектировщиков тепловых сетей.

Что такое гидравлический расчет трубопровода?

Гидравлический расчет трубопровода – это процесс определения параметров потока жидкости или газа внутри трубопровода, таких как давление, скорость и расход, с целью обеспечения эффективной и безопасной работы системы. Результаты гидравлического расчета могут быть использованы для выбора оптимального диаметра трубы, расчета насосов и другого оборудования, определения режимов работы системы и принятия решений по ее модернизации или расширению. Гидравлический расчет трубопровода является необходимым элементом проектирования и эксплуатации различных технических систем, таких как теплоснабжение, водоснабжение, нефтепроводы и газопроводы.

Задачей гидравлического расчета тепловых сетей является определение необходимого диаметра труб, расхода теплоносителя и давления в трубопроводе при заданных условиях, таких как температура и скорость потока, входное и выходное давление, длина и геометрические характеристики трубопровода. Расчет позволяет убедиться в правильности выбора параметров трубопровода и обеспечить его эффективное функционирование при минимальных затратах на энергию и эксплуатацию.

Цель гидравлического расчета – это обеспечение безопасной и эффективной работы трубопровода, минимизация потерь давления и энергии, а также определение необходимой пропускной способности трубопровода для достижения заданных требований к объему перекачиваемой среды и ее скорости.

Как выполнять гидравлический расчет тепловых сетей?

Для выполнения гидравлического расчета тепловых сетей необходимо следующее:

1. Собрать данные о тепловой нагрузке системы, длинах и диаметрах всех трубопроводов, расположении оборудования и т.д.
2. Рассчитать гидравлические потери в каждом участке трубопровода с помощью соответствующих формул или специальных программных средств.
3. Определить режим работы насосов и диаметры всех элементов трубопровода, исходя из требуемых параметров системы (например, температура теплоносителя, давление и т.д.).
4. Составить принципиальную схему системы и произвести расчет в программе гидравлического расчета.
5. Провести анализ результатов расчета и определить, соответствует ли система требованиям технических условий и нормативной документации.
6. В случае необходимости, внести корректировки в параметры системы и повторить расчет.
7. Подготовить отчет с результатами расчета и рекомендациями по проектированию и эксплуатации системы.

Зачем нужен расчет гидравлических потерь в трубопроводе?

Расчет гидравлических потерь в трубопроводе проводится для определения давления на концах трубопровода и для оценки эффективности работы системы. Гидравлические потери возникают в результате сопротивления, которое оказывает трубопровод на поток жидкости, а также за счет трения жидкости о стенки трубы и изменения скорости потока. Правильный расчет гидравлических потерь позволяет оптимизировать работу трубопроводной системы и уменьшить энергозатраты.

Что такое номограмма для гидравлического расчета трубопроводов?

Номограмма для гидравлического расчета трубопроводов — это инструмент, который используется для быстрого определения необходимых параметров для гидравлического расчета трубопроводов. Она представляет собой графическое изображение зависимостей между параметрами трубопровода, такими как диаметр, расход и длина, и позволяет быстро определить допустимое значение давления и скорости потока для заданной системы.

Номограмма обычно содержит две оси, которые отображают различные параметры трубопровода. На одной оси отображается диаметр трубопровода, а на другой — расход жидкости в трубопроводе. После выбора необходимых значений на графике, можно получить требуемое значение допустимого давления и скорости потока.

Использование номограммы позволяет значительно упростить гидравлический расчет трубопроводов и сократить время, затрачиваемое на выполнение расчетов.

Программы для гидравлических расчетов трубопроводов

Существует множество программ для гидравлических расчетов трубопроводов, некоторые из них являются коммерческими, а некоторые – бесплатными.

Среди коммерческих программ можно выделить PIPE-FLO, AFT Fathom, HYSYS, Caesar II, HEAT и другие. Эти программы имеют широкие возможности для проведения расчетов и анализа гидравлических параметров трубопроводов.

Среди бесплатных программ для гидравлических расчетов трубопроводов можно назвать EPANET, DWSIM, OpenFlows WaterGEMS, FreeCAD, и другие. Эти программы обладают базовыми возможностями для расчета гидравлических параметров трубопроводов.

Выбор программы для гидравлического расчета трубопроводов зависит от многих факторов, таких как требуемый уровень точности, сложность расчетов, наличие специализированных функций и возможности программы для моделирования трубопроводной сети.

Пример упрощенного гидравлического расчета тепловой сети

В этом примере я Вам расскажу, как производиться гидравлический расчет трубопровода на примере расчета теплового ввода. Итак, допустим у нас есть технической задание выданное заказчиком, находим раздел “Тепловые нагрузки”, расчет теплового ввода производится строго по “максимальной часовой нагрузке” (max/час), так как для гидравлики это очень важно.

Примечание (не для этого случая):

Бывает что иногда пишут ГВС, ср.сут, договорная (макс, расчетная) (Гкал/час) и приводят к примеру, значение 0,21 (0,462). Значение в скобках 0,462 – это и есть максимальная часовая нагрузка, необходимая для гидравлического расчета трубопроводов.

Итак, выполним гидравлический расчет тепловых сетей. Задачей гидравлического расчета тепловых сетей является определение диаметра трубопровода тепловой сети.

1) Как видим ГВС (Гкал/час) у нас договорная, так что лучше позвонить заказчику, а лучше всего в эксплуатационную службу и уточнить, какой коэффициент принимать для ГВС (Гкал/час), что бы найти максимальную часовую нагрузку. Для моего случая, заказчик после общения с эксплуатацией сообщили, чтобы я принял коэффициент 2,07.

2) В итоге получаем следующее: ГВС (Гкал/час) max/час = 1,61 х 2,07 = 3,33 (Гкал/час).

3) Следовательно, суммарная нагрузка: 1,81 + 1,58 + 3,33 = 6,72 (Гкал/час).

4) С нагрузками разобрались, теперь надо подсчитать расход теплоносителя. Что бы лучше все представить и не запутаться во всем множестве цифр изобразим таблицу.

Для байпаса теплосети суммарная max нагрузка на участок будет, такой как ГВС (Гкал/час) max часовая.

Что же такое байпас тепловой сети и о чем вообще речь? Говоря простым и обыденным языком, байпас — это временно проложенный участок тепловой сети (прокладывается, как правило, надземно), выполняющий роль основной сети, на период ремонтных работ или реконструкции существующей тепловой сети, проложенной, как правило, подземно.

5) Расход теплоносителя находим по упрощенной формуле.

Полностью вся формула и указанные коэффициенты будут приведены в следующих статьях.

Для трассы: G (т/ч) = 6,72 * 12,5 = 84 т/ч.

Для байпаса: G (т/ч) = 3,33 * 33,33 = 110,9 т/ч.

Удельный расход воды по тепловому вводу составляет 12,5 т/ч на 1 Гкал.

Удельный расход воды по байпасу теплосети составляет 33,33 т/ч на 1 Гкал.

6) Теперь принимает диаметры труб согласно таблицам или номограмме. Находим в самом первом столбике свой расход теплоносителя в т/ч.

Например, для 84 т/ч, такого нет, есть на 80 т/ч и на 85 т/ч, методом интерполяции определяем скорость воды и удельные потери и заполняем таблицу.

Для выполнения данных операций используем «Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под. редакцией инженера А.А. Николаева» и находим таблицы для гидравлического расчета тепловых сетей (страница 117, Глава 9. Гидравлические расчеты трубопроводов).  Также в справочнике есть номограмма для гидравлического расчета трубопроводов.

Важное примечание:

— Скорость воды должна быть меньше 1 м/сек.

— Удельные потери должны быть меньше 10 кгс/м² (стараюсь ориентироваться до 8 кгс/м²)

И заполняем последние 4 столбика нашей таблицы. Теперь Вы знаете, как выполнить расчет гидравлических потерь в трубопроводе и Вас не трясет при упоминании гидравлического расчета трубопровода.

Вот такой вот, самый простой гидравлический расчет тепловых сетей существует, которым пользуются. Он идет немного с запасом на 4-10%.

В итоге, гидравлический расчет является важным инструментом для инженеров и проектировщиков тепловых сетей и трубопроводов. Он позволяет подобрать диаметры тепловой сети, оценить гидравлические потери в системе, оптимизировать работу оборудования и повысить эффективность системы в целом. Существует множество программ для выполнения гидравлического расчета, которые значительно упрощают и ускоряют этот процесс. Однако, не стоит забывать о правильности выбора параметров и критериев расчета, чтобы получить максимально точный результат. Надеемся, что этот пример выполнения гидравлического расчета поможет вам лучше понять процесс и применить его в своих проектах.

Учебники с методикой гидравлического расчета

Существует множество учебников, в которых подробно описан гидравлический расчет тепловых сетей. Некоторые из них:

1. “Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е, переработанное и дополненное). Книга 1-я” Р.В. Щекин, Киев, 1976 – стр. 355.
2. “Методы и алгоритмы расчета тепловых сетей” В. Я. Хасилев, А. П. Меренков – М.: Энергия, 1978 – 176 с.

В этих учебниках вы найдете не только теоретические основы гидравлического расчета тепловых сетей, но и практические примеры и рекомендации по выполнению расчетов.

Поделиться ссылкой: