Что определяют по пьезометрическому графику

Назначение пьезометрического графика

При проектировании и эксплуа­тации тепловых сетей наряду с дав­лением широко пользуются также другой единицей гидравлического потенциала — напором. Напор представляет собой давление, выра­женное в линейных единицах (обыч­но метрах) столба той жидкости, ко­торая передается по трубопроводу.

Напор и давление связаны сле­дующей зависимостью

ρ – плотность теплоносителя, кг/м 3 ;

Аналогичной зависимостью свя­заны между собой падение давления и потеря напора в сети или рас­полагаемый перепад давлений и располагаемый напор (разность на­поров) в сети

ΔΗ= Δр / ρg или h = R / ρg,

где ΔΗ— потеря напора или распо­лагаемый напор, м; р — падение давления или рас­полагаемый перепад дав­лений Па; h и R — удельная потеря напора (безразмерная величина) и удельное падение давле­ния, Па / м.

Полный напор отсчитывается от одного общего условного горизонтального уровня.

Напор, отсчитанный не от услов­ного, общего для всей сети горизон­тального уровня, а от уровня про­кладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометри­ческим напором или пьезо­метрической высотой.

При проектировании и эксплуа­тации разветвленных тепловых сетей, когда приходится учитывать взаимное влияние многочисленных факторов, определяющих гидравли­ческий режим сети: геодезический профиль района, высотность або­нентских зданий, потерю напора в тепловой сети и або­нентских установках и т. д., широко используется пьезометриче­ский график. На пьезометриче­ском графике в определенном мас­штабе нанесены рельеф местности, высоты присоединенных зданий, ве­личина набора в сети. По пьезомет­рическому графику легко опреде­лить напор и распола­гаемый напор в любой точке сети и абонентской системы.

Пьезометрический график благо­даря наглядности позволяет легко ориентироваться в гидравлическом режиме тепловых сетей и местных систем. Проектирование сети без учета пьезометрического графика, особенно в условиях сложного про­филя, может привести к нерацио­нальным схемам присоединения або­нентов, неоп­равданному сооружению насосных подстанций и усложнению эксплуа­тации всей системы теплоснабжения в целом.

Пьезометрический график (график напоров) может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов — по рассчитанным величинам падений давления на участках сети. На графике в выбранном масштабе нанесены профиль трассы тепло­вой сети; высоты отопительных систем, присоединенных к тепловой сети, условно равные высотам зданий; величины напоров насосов и в любой точке сети при статическом и динамическом режимах.

Условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зда­ний совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопи­тельной системе совпадает с верхней отметкой здания.

График строят по двум осям — вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах.

Пример построения графика показан на рис. 1.

Рис. 1. Пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети.

По горизонталь­ной оси нанесены длины отдельных участков сети, показано взаимное расположение по горизонтали характерных потребителей тепла. Все отсчеты напоров производят от уровня I—I, соответствующего обычно отметке оси сетевых насосов, принимаемой за геодезическую отметку «0».

Под графиком показана принципиальная схема тепловой сети, для которой ведут построения.

Точка А характеризует местоположение источника теплоснаб­жения, вернее, расположение сетевого насоса. Точка L соответствует расположению последнего потребителя тепла, высота отопительной системы которого равна в вертикальном масштабе отрезку LM. Потребитель тепла удален от источника тепла на расстояние, равное в горизонтальном масштабе отрезку AL в метрах.

В точке D имеется ответвление к потребителю Е; высота отопитель­ной системы потребителя характеризуется отрезком EN в вертикальном масштабе. Насос в точке А создает напор в подающей магистрали Н_Н, напор в обратной магистрали Н_В. Разность напоров Н_Н – Н_В = Н_С на­зывается напором, развиваемым сетевым насосом.

Изменение напоров в подающей магистрали на графике показано наклонной линией А₁L₁.

Линия А₂L₂ показывает характер изменения напоров в обратной магистрали. Изменение напоров в теплопроводах ответвления пока­зано линиями D₁E₁ и D₂E₂.

Разность напоров в подающем и обратном теплопроводах назы­вается располагаемым напором в точке сети.

Напор в обратном теплопроводе: H₂ = H_К2—Z, м.

Располагаемый напор в точке К:

Изменение напоров в теплопроводах, показанных линиями А₁L₁ и L₂А₂, соответствует динамическому режиму системы теплоснабже­ния, т. е. при работающем сетевом насосе и движении теплоносителя. При остановке сетевого насоса и прекращении циркуляции теплоно­сителя напоры в обеих магистралях уравниваются и устанавливаются по верхней отметке наиболее высокой и высоко расположенной системы отопления, присоединенной к тепловой сети по зависимой схеме (при температуре воды до 100 °С).

На рис. 1 линия статического напора показана пунктирной го­ризонтальной линией А₃М.

При гидравлическом расчете па­ровых сетей профиль паропровода можно не учитывать вследствие ма­лой плотности пара. Падение давления на участке паропровода принимается равным разности дав­лений в концевых точках участка.

Для предупреждения ошибочных решений следует до проведения ги­дравлического расчета водяных се­тей наметить возможный характер пьезометрического графика и, ори­ентируясь по нему, выбрать допу­стимые пределы потерь напора, не вызывающие усложнения схемы тепловой сети и абонентских вводов. На основании технико-экономиче­ского расчета следует лишь уточ­нить значение потерь напора, не выходя за пределы, намеченные по пьезометрическому графику. Такой порядок проектирования позволяет учесть технические и технико-эконо­мические особенности проектируе­мого объекта.

При построении пьезометрического графика в период проекти­рования должны соблюдаться следующие условия:

1. Напоры в присоединенных к сети системах теплопотребителей не должны быть больше допустимых. В отопительных абонентских системах допускаемый напор не должен превышать 60 м. Напор 60 м является предельным для обратной магистрали; в подающей магист­рали он может быть выше 60 м, так как его всегда можно уменьшить (сдросселировать) в пределе до величины напора в обратной магист­рали.

2. Обеспечение избыточного (выше атмосферного) напора во всех точках сети и абонентских систем для предупреждения подсоса воз­духа.

3. Обеспечение напоров, соответствующих температуре насыще­ния, в сети для предупреждения вскипания воды. Ни в одной из точек сети напор в подающей магистрали не должен быть ниже статиче­ского напора, т. е. пьезометрический график подающей магистрали не должен пересекать линию статического напора.

4. Минимальное значение напора перед сетевыми насосами должно быть не менее 5-10 м.

5. Напор в местных системах потребителей не должен быть ниже статического самих местных систем (статический напор равен высоте системы). В противном случае возможно опорожнение верхней части систем и засасывание воздуха.

6. В точках присоединения потребителей располагаемые напоры должны соответствовать потерям напора в местных системах при про­пуске теплоносителя в расчетных количествах.

Все эти требования должны вы­полняться как во время работы си­стемы, т. е. при циркуляции воды, так и при прекращении циркуля­ции, т. е. в статическом состоянии системы.

Значение напоров и их распределение по сети дает исходный ма­териал для выбора схем присоединений потребителей тепла. Наиболь­шее значение режим напоров в сети имеет для выбора схем присоеди­нений к тепловой сети систем отопления.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Мир инженера

информация для инженеров и проектировщиков

Построение пьезометрического графика для водяной тепловой сети

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. При проектировании и эксплуатации водяных тепловых сетей широко используется пьезометрический график или как его еще называют пьезометр. Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в подающих и обратных трубопроводах тепловой сети относительно местности, по которому, проложена водяная тепловая сеть. При построении пьезометрического графика необходимо учитывать:

— геодезический профиль местности, по которому проложена сеть;

— высоты зданий присоединенных к тепловой сети;

— перепады давлений в системах отопления, вентиляции и ГВС.

Построение пьезометрического графика (пьезометра) выполняется в следующей последовательности:

Статический напор в водяной тепловой сети должен соответствовать полному напору, который должны развивать подпиточные насосы. Величина статического напора определяется по следующим условиям:
— созданием избыточного давления не менее 0,05 МПа в верхних точках отопительных систем для зданий расположенных на наиболее высоком геодезическом уровне.

Z_ЗД – геодезическая отметка наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

h_ЗД – геометрическая высота наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

— не менее величины давления вскипания сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети:

Для стандартных температурных графиков сетевой воды давление вскипания в подающем трубопроводе Н_ВСКИП ПОД составляет, при:

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 150/70 и Н_ВСКИП ПОД = 47 м (0,47 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 140/70 и Н_ВСКИП ПОД = 36 м.вод.ст. (0,36 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 130/70 и Н_ВСКИП ПОД = 27 м.вод.ст. (0,27 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 120/70 и Н_ВСКИП ПОД = 20 м.вод.ст. (0,2 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 1410/70 и Н_ВСКИП ПОД = 14 м.вод.ст. (0,14 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 105/70 и Н_ВСКИП ПОД = 12 м.вод.ст. (0,12 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 95/70 и Н_ВСКИП ПОД = 8 м.вод.ст. (0,08 МПа)

Как правило, при отсутствии точных данных величина пьезометрического напора на всасывающих патрубках и сетевых насосах принимается равной от 10-15 м. вод.ст.

И затем для каждого участка обратного трубопровода тепловой сети по оси напоров откладываются полные потери давления и полные потери напора, которые берутся из результатов гидравлического расчета.

ΔН_ПОТРЕБ, м – величина располагаемого напора для потребителей теплоты вычисляется:

Н_ПОТРЕБ ПОД – напор сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Н_ПОТРЕБ ОБР – напор сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Согласно последней формуле, величина ΔН_ПОТРЕБ определяет потери напора в коммуникациях самих потребителей теплоты, т.е. в их системе отопления, вентиляции, ГВС.

При отсутствии точных данных для ориентировочного построения пьезометрического графика принимаем следующие величины ΔН_ПОТРЕБ:

А) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 6 до 10 м.вод.ст.

Б) при независимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 7 до 15 м.вод.ст.

В) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий с использованием элеваторов от 15 до 20 м.вод.ст.

Г) при последовательном двухступенчатом подключении подогревателей ГВС от 20 до 27 м.вод.ст.

Эти потери напора зависят от типа и количества оборудования на источнике теплоснабжения и как правило принимается равным:

Надеюсь, что теперь всем стало понятно, как строить пьезометр и Вы теперь знаете, как построить пьезометрический график.

Источник

Разработка пьезометрического графика

К водяным тепловым сетям присоединены отопительные системы зданий различного назначения, калориферные установки вентиляционных систем, системы горячего водоснабжения. Здания могут быть расположены в различных точках рельефа местности, отличающихся геодезическими отметками, и иметь различную высоту. Системы отопления зданий могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях важно заранее определять давление и напор в любой точке сети.

Графики разрабатываются для основной магистрали тепловой сети и протяженных ответвлений.

За нулевую отметку нужно принимать место установки сетевых насосов. Предварительно, напор на всасывающей стороне сетевых насосов Н_ВС принимают равным 10-15 м.

По известным горизонталям на генплане на график нанести профиль местности для магистрали и ответвлений. Показать высоты зданий и линию статического давления; показать напоры сетевого и подпиточного насосов. Напоры наиболее удаленного потребителя принимать не менее 20-25 м вод.ст. Потеря напора в источнике тепла принимается равной 20-25 м вод.ст.

Построенный пьезометрический график должен удовлетворять следующим техническим условиям:

а) давление в местных системах отопления зданий должно быть не более 60 м вод.ст. Если в нескольких зданиях это давление получается более 60 м, то их местные системы присоединяются по независимой схеме;

б) пьезометрическое давление в обратной магистрали должно быть не менее 5 м для предупреждения подсоса воздуха в систему;

в) давление на во всасывающей линии сетевых насосов должно быть не менее 5 м;

г) давление в обратной магистрали как в статическом, так и в динамическом ( при работе сетевых насосов) режимах не должно быть ниже статической высоты зданий.

Если для некоторых зданий этого достигнуть не удается, то после системы отопления зданий необходимо установить регулятор «подпора»;

д) пьезометрическое давление в любой точке подающей магистрали должно быть выше давления насыщения при данной температуре теплоносителя (условие «невскипания»). Например, при температуре воды в сети 100°С падающий пьезометр должен отстоять от уровня земли на расстоянии более 38 м;

е) полный напор за сетевыми насосами, отсчитываемый на пьезометре от нулевой отметки, должен быть ниже давления, допускаемого по условиям прочности сетевых подогревателей (140-150 м).

При теплоснабжении от водогрейных котлов эта величина может доходить до 250 м.

Рекомендации и пример пьезометрических графиков представлен в приложении 2, можно найти в литературе [8]; [10]; [14]; [17].

Выбор схем присоединения систем отопления к тепловой сети производят, исходя из графика.

При зависимых схемах систем отопления с элеваторным смешением необходимо, что бы пьезометрический напор в обратной магистрали при динамическом и статическом режимах не превышал 60 м, а располагаемый на вводе в здание был не менее 15 м (в расчетах принимать 20-25м) для поддержания требуемого коэффициента смещения элеватора.

Если при данных условиях располагаемый напор на вводе в здание менее 15 м, в качестве смесительного устройства используют центробежный насос, установленный на перемычке.

Для систем отопления, у которых напор в обратной магистрали ввода теплосети и динамическом режиме превышает допустимые значения, требуется установка насоса на обратной линии ввода.

Если гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше требуемого по условию заполнения отопительной установки сетевой водой, то есть меньше высоты отопительной установки, то на обратной линии абонентского ввода устанавливают регулятор давления «до себя» (РДДС).

При присоединении систем отопления по независимой схеме напор в обратной магистрали ввода теплосети гидродинамическом и статическом режимах не должен превышать допустимого значения(100м) из условия механической прочности водоподогревателей.

Результаты по выбору схем присоединения систем отопления потребителей к тепловой сети сводим в таблицу7.1 аналогично приведенным примерам.

Таблица 7.1 – Выбор схем присоединения систем отопления

Источник

Порядок построения пьезометрического графика

Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети и в абонентских системах. На основе пьезометрического графика выбираются схемы присоединения абонентов к водяной тепловой сети.

Основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей:

— Не превышение допускаемых давлений в абонентских отопительных системах, присоединенных к сети. Пьезометрический напор в обратной линии и статический пьезометрический напор не должны обычно превышать 45м в системах довоенной постройки и 60 м послевоенной.

— Обеспечение избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха.

— Обеспечение не вскипания воды в тепловой сети и местных системах.

— Обеспечение требуемого давления во всасывающих патрубках сетевых насосов из условия предупреждения кавитации. Во всасывающих камерах насосов должно поддерживаться избыточное давление не ниже 50 кПа, и пьезометрический напор в обратной линии должен быть ниже 5 м.

Расчет компенсаторов

Величина теплового удлинения трубопровода определяется:

t – длина рассматриваемого участка, м;

t₁ – максимальная температура стенки трубопровода, она же равна максимальной температуре теплоносителя, °С;

t_H.O. – температура наружного воздуха самой холодной пятидневки, °С.

Расчетное тепловое удлинение:

где ε – коэффициент, принимаемый при температуре теплоносителя до 200 °С равным 0,5.

Для определения вылета компенсатора с рекомендуемым соотношением размеров В=0,5Н используем номограмму методического пособия «Расчет компенсаторов», длина компенсатора рассчитывается:

Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются сальниковые, гибкие и П-образные компенсаторы, а также используются повороты трассы (самокомпенсация).

Для обеспечения компенсации, правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки независимые один от другого в отношении теплового удлинения. На каждом участке трубопровода ограниченном смежными неподвижными опорами предусматривается установка компенсатора или самокомпенсация

Установка компенсаторов сальниковых, гибких вызывает дополнительные затраты при монтаже и в период эксплуатации, поэтому при разработке монтажной схемы необходимо стремится к минимальному количеству их. При расстановке по трасе неподвижных опор следует иметь ввиду следующее:

Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопровода.

Повороты трассы должны быть по возможности использованы для самокомпенсации, если в этих точках нет ответвлений. Самокомпенсацию теплового удлинения можно использовать при величине угла, образуемого трубами, не более 150 ºС.

При больших углах трубы должны быть закреплены. При расстановке неподвижных опор остальных прямых участках исходят из допускаемых расстояний между неподвижными опорами. Значения этих расстояний в зависимости от диаметров труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя приведены в таблице 3.

Расчет П-образных компенсаторов.

Компенсаторы К₁

Решение

По номограмме H=2,6 м.

Компенсатор К₂

Решение

По номограмме H=3,4 м.

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение изгибающего компенсационного напряжения заделки короткого плеча:

=С ∙ ∙ , кг/мм 2 ; (10)

– вспомогательная величина, значение которой определяют таблице в зависимости от диаметра трубопровода D_н, кгсм/мм 2 ∙град;

Расчет угла поворота УП-2

2.5 Расчет температурного графика

Тепловая нагрузка абонентов неоднородна и непостоянна. Она меняется в зависимости от температуры наружного воздух, режима расходов воды на горячее водоснабжение, режима работы вентиляционных установок, технологического оборудования и других факторов.

Поэтому при централизованном теплоснабжении городов или населенных пунктов не может быть применен единый для всех потребителей режим центрального регулирования отпуска тепла.

При построении графика качественного регулирования отопительной нагрузки исходят из заданных температур теплоносителя, при расчетной температуре наружного воздуха t_H.O.

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах (τ₁; τ’₁) при наружной температуре t_H.O.; t_H. определяетсяпо формуле:

τ₁=t_в.н.+(τ_n.p.— t_в.н.) ∙ ( 0,76 +(T₁-τ_n.p)∙ = τ’₁, ºС;

где τ₁ и τ₂ – температура теплоносителя расчетная в подающем трубопроводе соответственно при t_H.O. и t_H.’, ºС;

t_в.н – температура внутреннего воздуха, принимаем 20 ºС;

t_H.’ – произвольно взятая температура наружного воздуха, для которой определяется температура теплоносителя_., ºС;

τ_n.p – средняя температура нагревательных приборов двухтрубных систем отопления, ºС.

τ_n.p = , ºС;

τ_n.p = = 82,5 ºС.

Температура теплоносителя в обратном трубопроводе определяется по формуле:

τ_{2 =} τ₁-∆τ∙ ), ºС.

где ∆τ – расчетный перепад температур в тепловой сети, ºС:

Общие исходные данные:

Таблица 3 – График качественного регулирования отпуска тепла

Температура наружного воздуха t_H.’, ºС

Источник