Гидравлический расчет тепловых сетей

         Здравствуйте! Основной целью гидравлического расчета на стадии проектирования является определение диаметров трубопроводов по заданным расходам теплоносителя и располагаемым перепадам давления в сети, или на отдельных участках теплосети. В процессе же эксплуатации сетей приходиться решать обратную задачу – определять расходы теплоносителя на участках сети или давления в отдельных точках при изменении гидравлических режимов. Без расчетов по гидравлике не построить пьезометрический график теплосети. Также этот расчет необходим для выбора схемы подключения внутренней системы теплоснабжения непосредственно у потребителя и выбора сетевых и подпиточных насосов.

         Как известно, гидравлические потери в сети складываются из двух составляющих: из гидравлических линейных потерь на трение и потерь даления в местных сопротивлениях. Под местными сопротивлениями подразумеваются – задвижки, повороты, компенсаторы и т.п.

То есть ∆P = ∆Pл + ∆Pмест,

Линейные потери на трение определяют из формулы:

Формула,1

где λ – коэффициент гидравлического трения ; l – длина трубопровода, м ; d – диаметр трубопровода внутренний, м; ρ – плотность теплоносителя, кг/м³; w² — скорость движения теплоносителя, м/с.

В этой формуле коэффициент гидравлического трения определяем по формуле А.Д.Альтшуля:

Формула,2

где Re — число Рейнольдса, kэ/d — эквивалентная шероховатость трубы. Это справочные величины. Потери в местных сопротивлениях определяем по формуле:

Формула,3

где ξ – суммарный коэффициент местных сопротивлений. Его необходимо просчитать вручную используя таблицы со значениями коэффициентов местных сопротивлений. В прилагаемом к статье расчете в формате Exel я добавил таблицу с коэффициентами местных сопротивлений.

         Для выполнения гидравлического расчета вам обязательно потребуется схема тепловой сети, вот примерно в таком виде:

Схема тепловой сети

На самом деле схема, конечно, должна быть более развернутой и подробной. Эту схемку я привел только в качестве примера. Из схемы теплосети нам нужны такие данные как: длина l трубопровода, расход G, и диаметр трубопровода d.

         Как выполнять гидравлический расчет? Вся тепловая сеть, которую необходимо просчитать, делится на так называемые расчетные участки. Расчетный участок – это участок сети, на котором расход не изменяется. Сначала гидравлический расчет ведут по участкам в направлении главной магистрали, которая соединяет теплоисточник с наиболее удаленным потребителем тепла. Затем уже рассчитывают второстепенные направления и ответвления теплосети. Мой гидравлический расчет участка тепловой сети можно скачать здесь:

Гидравлический расчет теплосети

Это, конечно, расчет только одной ветки теплосети (гидравлический расчет теплосети большой протяженности достаточно трудоемкое дело), но достаточно для того, чтобы понять, что такое расчет гидравлики, и даже неподготовленному человеку начать считать гидравлику.

Буду рад комментариям к статье.


18 комментарий на «Гидравлический расчет тепловых сетей»

  1. Вячеслав пишет:

    Здравствуйте, Денис. Хотелось бы поподробнее ознакомиться с данной темой. Можете посоветовать толковую литературу, чтоб всё понятно было?

    Ответить
    • Денис пишет:

      Здравствуйте, Вячеслав! Из технической литературы на данную тему более всего рекомендую «Теплоснабжение», учебное пособие, В.А.Козин, Т.А.Левина и др. Просто отличная книга! Одна из настольных у меня. Затем неплохо гидравлический расчет описан в «Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей», справочник, В.И.Манюк, Я.И.Каплинский и др. И можете еще посмотреть книгу «Водяные тепловые сети», справочное пособие, под ред.Н.К.Громова.  Это дельное пособие. Все эти книги можно найти и скачать в Интернете в свободном доступе.

      Ответить
  2. Сергей Х пишет:

    Добрый день, Денис! Можете помочь в таком вопросе... В первую очередь сделал расчет теплопотерь своего дома, потом расчитал реальную теплоотдачу своих радиаторов отопления для разных температурных режимов при Tп, Тот, Тобр, Твн, различие с расчетными теплопотерями оказались в пределах 15%, нормально. Затем произвел гидравлический расчет и начал подбирать диаметры трубопроводов и здесь начинались для меня вопросы. Диапазон скорости теплоносителя должен находиться прим. между 0,25 и 0,8м/с, а потери давления в системе по норме до 100 Па/м. Если я стараюсь минимизировать потери давления подбором больших диаметров труб то у меня местами падает скорость до 0,15м/с. Если же в норму привожу скорость до 0,5-0,7м/с, то потери в системе вырастают до 0,6 кг/см2. На каких параметрах остановиться? В вашем файле в табличке обратил внимание, что Вы пренебрегли скоростью (0,11м) в угоду минимального давления в системе. Как мне поступить?

    Ответить
    • Денис пишет:

      Здравствуйте, Сергей! Конечно, потери 0,6 кгс/см2 это много. Есть у меня хорошая программка для расчета диаметров трубопроводов, я ее нашел в Инете. Проверил, очень хорошая программка, и наверняка вам поможет, Сергей. Отправил вам ее по эл.почте.

      Ответить
      • Сергей Х пишет:

        Спасибо, Денис, Вы как всегда открыты для диалога. Подобный вариант программы я также нашел в интернете у энтузиаста своего дела и заточил ее для себя подробно на каждый стояк, начиная с длинного и нагруженного. Естественно сначала просчитал результат на крайнем значении температурного графика при -31 г. для нашего города и настроил диаметры труб и потери давления примерно 0,2-0,6м/с и 0,22кг/см2. Потом поигрался промежуточными температурами наружного воздуха «-20», «-10», «-3», и конечно пересчитывая теплоотдачу батарей отопления, поскольку их меняющийся КПД влияет на расход теплоносителя и т.д. Так вот система работает неоднородно при изменении температурного графика, то давление растет, то скорость падает)) такое ощущение, что в процессе эксплуатации самому в автоматике придется корректировать работу двух ходового клапана на подаче теплоносителя изменяя параметры температуры графика под себя. Или такой тест на разные температуры наружного воздуха в гидравлическом расчете я зря затеял?  И надо просто использовать "-31 " и вытанцовывать только отсюда?

        Ответить
        • Денис пишет:

          Сергей, я думаю вам необходимо сделать классический расчет гидравлики внутренней системы отопления. Если вкратце, двухтрубная тупиковая система считается так — сначала самый нагруженное по гидравлике кольцо, через самый дальний от теплоузла отопительный прибор, затем уже все остальные. То есть один отопительный прибор  - одно циркуляционное кольцо. И все кольца надо просчитать, общие участки уже по второму разу считать не надо. С попутным движением основное циркуляционне кольцо по другому немного выбирается. Вообщем все это хорошо расписано в книге — Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление, 1991 г., учебн.пособие, Стройиздат. Ее можно свободно скачать в Интернете. Всегда гидравлику внутрянки отопления  считал по этой книге, лучше учебник по гидравлике внутрянки вряд ли найдете. там же есть и про подбор диаметров труб.

          Ответить
  3. Сергей Х пишет:

    Благодарю за книгу, Денис, изучаю. А разница давлений у меня получалась банально из за собственной ошибки в вычислениях.  Расход теплоносителя у меня каждый раз пересчитывался автоматом чего не должно быть, исправил

    Ответить
    • Денис пишет:

      Ну что ж, Сергей, не ошибается только тот, кто ничего не делает.

      Ответить
  4. Эльдар пишет:

    Здравствуйте! Скажите, а  данный пример подходит для наладочного гидравлического расчета тепловой сети пром предприятия? Провел обследование тепловой сети: замерил фактический расход теплоносителя,  подсчитал теплопотребление по каждому зданию, а вот дальше что то буксую. 

    Можете мне выслать на почту программку, которую выслали Сергею? Буду признателен

    Ответить
    • Денис пишет:

      Здравствуйте, Эльдар! Данный пример из статьи подходит для расчета наружной тепловой сети, в том числе и для вашего случая, Эльдар. Расчет внутренней сети отопления здания делается по тому же принципу, но есть свои нюансы. Поэтому гидравлический расчет внутренней системы отопления здания лучше всего делать по той книге, которую я рекомендовал Сергею, это мое личное мнение.  Эльдар, программу расчета диаметров трубопроводов выслал вам на эл.почту. Надеюсь, что она вам будет полезна.

      Ответить
  5. Елена пишет:

    Денис, добрый день, в начале статьи вы пишете что основной целью ГР является определение диаметра. Во вложенном расчете диаметры у Вас уже заданы и по тексту я не нашла чтобы вы его рассчитывали (

    Подскажите пожалуйста по какой формуле в итоге находится диаметр проектируемой тепловой сети ?

    Ответить
    • Денис пишет:

      Здравствуйте, Елена! Да, в начале статьи я пишу, что целью ГР для проектирования тепловых сетей является определение диаметров по расходам и перепадам давления. На стадии проектирования, для проектировщика, это так и есть. Дальше в статье я пишу, что в процессе эксплуатации приходится решать обратную задачу — определять расходы и давления в отдельных точках сети и т.д. по тексту статьи. Я не проектировщик, Елена, а практик, занимающийся как раз эксплуатацией сетей.  Поэтому и расчет в статье соответствующий, теплосеть у меня уже давно проложена и диаметр ее мне известен. Насчет диаметров, они находятся по удельным потерям давления и расходам теплоносителя, как я и писал в статье. Определяют диаметры по номограммам, Елена.  Вам лучше посмотреть по этой теме в литературе, которую я рекомендовал Вячеславу в самом первом комментарии к этой статье

      Ответить
  6. Сергей пишет:

    Здравствуйте Денис. Сразу скажу, весь интернет прошарил, ответа не нашёл. Вопрос мой не по теме, извините. Модный нынче цифровой передатчик имеет жидкостную систему охлаждения. Система такая. Насос нагнетает жидкость в передатчик, охлаждая его, далее по шлангам жидкость поднимается на высоту 3м и попадает на 6радиаторов включенных параллельно. Пройдя радиаторы, попадает в расширительный бак открытого типа. Проблема в том ,что шланги все сжались, воздух на верху не выходит, а наоборот заходит, я бумажку прикладывал. Когда начинаешь поджимать обратку краном , давление возрастает c 1,7 до 2 АТМ и шланги надуваются. Производитель пожимает плечами, как его прижучить я не знаю. А в более слабом передатчике, с маленьким насосом вообще такое чувство, что жидкость еле сочится и поджатие обратки даже снижает давление которое там всего 0.5АТМ. Манометры стоят сразу после насоса. Если вам не трудно подскажите как всю эту систему просчитать. Желательно упрощенно.

    Ответить
  7. Эркебай пишет:

    Здравствуйте! проконсультировать по тепловым сетям,а именно по подбору наружных диаметром трубы и как расчетать?

    Ответить
  8. Юлия пишет:

    Денис, добрый день! Подскажите ,пожалуйста. У меня есть существующий микрорайон подключенный к котельной. Мне необходимо узнать хватает ли давления на всех потребителей, есть ли где перегревы и недогревы, вообщем наладить работу теплосети. я провела гидравлический расчет по вашим формулам, а что мне делать дальше? Извините заранее за мои незнания в этой области. это моя первая работа и хочется понять, и правильно все сделать. Заранее огромное спасибо!

    Ответить
    • Денис пишет:

      Здравствуйте, Юлия! Далее вам необходимо построить пьезометрический график для потребителей, подключенных к тепловой сети вашей котельной. Я его для себя называю график давлений. И уже исходя из него и подглядывая в этот график, как раз решать задачу, которую вам поставили.

      Ответить
      • Юлия пишет:

        Денис, а Вы не подскажите, почему у меня невязка очень большая, доходит до98%.

        Ответить
  9. Юлия пишет:

    А может, когда считаешь существующую сеть невязка не нужна?

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *