Хидраулички прорачун једноцевног и двоцевног система грејања са формулама, табелама и примерима
Исплативост топлотног комфора у кући обезбеђена је прорачуном хидраулике, његовом висококвалитетном уградњом и правилним радом. Главне компоненте система грејања су извор топлоте (бојлер), топлотна магистрала (цеви) и уређаји за пренос топлоте (радијатори). За ефикасно снабдевање топлотом потребно је одржавати почетне параметре система при било ком оптерећењу, без обзира на годишње доба.
Пре него што започнете хидрауличне прорачуне, извршите:
- Прикупљање и обрада информација о објекту у циљу:
- одређивање потребне количине топлоте;
- избор шеме грејања.
- Топлотни прорачун система грејања са образложењем:
- запремине топлотне енергије;
- оптерећења;
- губитак топлоте.
Ако је загревање воде препознато као најбоља опција, врши се хидраулички прорачун.
За прорачун хидраулике помоћу програма потребно је познавање теорије и закона отпора. Ако вам се формуле у наставку чине тешко разумљивим, можете одабрати опције које нудимо у сваком од програма.
Прорачуни су обављени у програму Екцел. Готов резултат се може видети на крају упутства.
Одређивање броја гасних контролних тачака хидрауличког ломљења
Контролне тачке за гас су дизајниране да смање притисак гаса и одржавају га на датом нивоу, без обзира на брзину протока.
Уз познату процењену потрошњу гасовитог горива, градски округ утврђује број хидрауличких ломљења, на основу оптималних перформанси хидрауличког ломљења (В=1500-2000 м3/сат) према формули:
н = , (27)
где је н број хидрауличког ломљења, ком.;
ВР — процењена потрошња гаса по градском округу, м3/сат;
Ввелепродаја — оптимална продуктивност хидрауличког ломљења, м3/сат;
н=586,751/1950=3,008 ком.
Након утврђивања броја станица за хидрауличко ломљење, њихова локација се планира на генералном плану градског округа, постављајући их у центар гасификованог подручја на територији квартова.
Преглед програма
За погодност прорачуна користе се аматерски и професионални програми за прорачун хидраулике.
Најпопуларнији је Екцел.
Можете користити онлајн калкулацију у програму Екцел Онлине, ЦомбиМик 1.0 или онлине хидрауличном калкулатору. Стационарни програм се бира узимајући у обзир захтеве пројекта.
Главна потешкоћа у раду са таквим програмима је непознавање основа хидраулике. У неким од њих нема декодирања формула, не разматрају се карактеристике гранања цевовода и прорачун отпора у сложеним колима.
- ХЕРЗ Ц.О. 3.5 - врши прорачун према методи специфичних линеарних губитака притиска.
- ДанфоссЦО и ОвертопЦО могу да рачунају системе природне циркулације.
- "Проток" (Проток) - омогућава вам да примените метод прорачуна са променљивом (клизном) температурном разликом дуж успона.
Требало би да наведете параметре за унос података за температуру - Келвин / Целзијус.
Шта је хидраулички прорачун
Ово је трећа фаза у процесу стварања мреже за грејање. То је систем прорачуна који вам омогућава да одредите:
- пречник и пропусност цеви;
- локални губици притиска у областима;
- захтеви за хидраулично балансирање;
- губици притиска у целом систему;
- оптималан проток воде.
Према добијеним подацима врши се избор пумпи.
За сезонско становање, у недостатку електричне енергије у њему, погодан је систем грејања са природном циркулацијом расхладне течности (линк до прегледа).
Основна сврха хидрауличког прорачуна је да обезбеди да се израчунати трошкови за елементе кола поклапају са стварним (оперативним) трошковима. Количина расхладне течности која улази у радијаторе треба да створи топлотни биланс унутар куће, узимајући у обзир спољашње температуре и оне које поставља корисник за сваку просторију према њеној функционалној намени (подрум +5, спаваћа соба +18 итд.).
Сложени задаци - минимизација трошкова:
- капитал - уградња цеви оптималног пречника и квалитета;
- оперативни:
- зависност потрошње енергије од хидрауличког отпора система;
- стабилност и поузданост;
- бешумност.
Замена централизованог режима снабдевања топлотом појединачним поједностављује метод прорачуна
За аутономни режим, применљиве су 4 методе хидрауличког прорачуна система грејања:
- по специфичним губицима (стандардни прорачун пречника цеви);
- по дужинама смањеним на један еквивалент;
- према карактеристикама проводљивости и отпора;
- поређење динамичких притисака.
Прве две методе се користе са константним падом температуре у мрежи.
Последња два ће помоћи у дистрибуцији топле воде на прстенове система ако пад температуре у мрежи више не одговара паду у успонима / гранама.
Преглед програма за хидрауличне прорачуне
Пример програма за прорачун грејања
У ствари, сваки хидраулички прорачун система за грејање воде је сложен инжењерски задатак. Да би се то решило, развијен је низ софтверских пакета који поједностављују спровођење ове процедуре.
Можете покушати да направите хидраулички прорачун система грејања у Екцел љусци, користећи готове формуле. Међутим, могу се појавити следећи проблеми:
- Велика грешка. У већини случајева, једноцевне или двоцевне шеме се узимају као пример хидрауличког прорачуна система грејања. Проналажење таквих прорачуна за колектор је проблематично;
- Да би се правилно израчунао хидраулични отпор цевовода, потребни су референтни подаци, који нису доступни у обрасцу. Потребно их је додатно претражити и унети.
С обзиром на ове факторе, стручњаци препоручују коришћење програма за прорачун. Већина њих се плаћа, али неки имају демо верзију са ограниченим функцијама.
Овентроп ЦО
Програм за хидраулички прорачун
Најједноставнији и најразумљивији програм за хидраулички прорачун система за снабдевање топлотом. Интуитивни интерфејс и флексибилна подешавања ће вам помоћи да се брзо носите са нијансама уноса података. Мањи проблеми могу настати током почетног подешавања комплекса. Биће неопходно унети све параметре система, почевши од материјала цеви и завршавајући са локацијом грејних елемената.
Одликује се флексибилношћу подешавања, могућношћу поједностављеног хидрауличког прорачуна грејања како за нови систем за снабдевање топлотом тако и за надоградњу старог. Разликује се од аналога у практичном графичком интерфејсу.
Инстал-Тхерм ХЦР
Софтверски пакет је дизајниран за професионални хидраулични отпор система за снабдевање топлотом. Бесплатна верзија има многа ограничења. Обим - пројектовање грејања у великим јавним и индустријским зградама.
У пракси, за аутономно снабдевање топлотом приватних кућа и станова, хидраулички прорачун се не врши увек. Међутим, то може довести до погоршања рада система грејања и брзог квара његових елемената - радијатора, цеви и котла. Да би се ово избегло, потребно је благовремено израчунати параметре система и упоредити их са стварним како би се даље оптимизовао рад грејања.
Пример хидрауличког прорачуна система грејања:
Верификациони хидраулички прорачун огранка гасовода
Сврха прорачуна: Провера притиска на улазу у гасну дистрибутивну станицу.
Почетни подаци:
сто
|
Проток, кдан, милион м3/дан |
8,4 |
|
Почетни притисак деонице гасовода, Рн , МПа |
2,0 |
|
Коначни притисак деонице гасовода, Рк , МПа |
1,68 |
|
Дужина деонице гасовода, Л, км |
5,3 |
|
Пречник дела гасовода, дн к, мм |
530 к 11 |
|
Просечна годишња температура земљишта на дубини гасовода, тгр, 0Ц |
11 |
|
Температура гаса на почетку деонице гасовода, тн, 0Ц |
21 |
|
Коефицијент преноса топлоте из гаса у тло, к, В / (м20С) |
1,5 |
|
Топлотни капацитет гаса, цф, кцал/(кг°С) |
0,6 |
|
Састав гаса |
Табела 1 — Састав и главни параметри гасних компоненти Оренбуршког поља
|
Саставни део |
Хемијска формула |
Концентрација у фракцијама јединице |
Моларна маса, кг/кмол |
Критична температура, К |
Критични притисак, МПа |
Динамички вискозитет, кгф с/м2к10-7 |
|
Метан |
ЦХ4 |
0,927 |
16,043 |
190,5 |
4,49 |
10,3 |
|
Етхане |
Ц2Х6 |
0,022 |
30,070 |
306 |
4,77 |
8,6 |
|
Пропан |
С3Н8 |
0,008 |
44,097 |
369 |
4,26 |
7,5 |
|
Бутан |
С4Н10 |
0,022 |
58,124 |
425 |
3,5 |
6,9 |
|
Пентане |
Ц5Х12 |
0,021 |
72,151 |
470,2 |
3,24 |
6,2 |
Да бисмо извршили хидраулички прорачун, прво израчунамо главне параметре мешавине гаса.
Одредити молекулску тежину смеше гаса, М цм, кг / кмол
где је а1, а2, ан — запреминска концентрација, фракције јединица, ;
М1, М2, Мн су моларне масе компоненти, кг/кмол, .
Мцм = 0,927 16,043 + 0,022 30,070 + 0,008 44,097 + 0,022 58,124 +
+ 0,021 72,151 = 18,68 кг/кмол
Одређујемо густину смеше гасова, с, кг / м3,
где је М цм молекулска тежина, кг/мол;
22,414 је запремина 1 киломола (Авогадров број), м3/кмол.
Одређујемо густину смеше гасова у ваздуху, Д,
где је густина гаса, кг/м3;
1,293 је густина сувог ваздуха, кг/м3.
Одредити динамичку вискозност смеше гаса, цм, кгф с/м2
где је 1, 2, н динамички вискозитет компоненти гасне смеше, кгф с/м2, ;
Одређујемо критичне параметре гасне смеше, Тцр.цм. , ДО
где је Тцр1, Тцр2, Тцрн — критична температура компоненти гасне смеше, К, ;
где су Пцр1, Пцр2, Пцрн критични притисак компоненти смеше, МПа, ;
Одређујемо средњи притисак гаса у деоници гасовода, Рав, МПа
где је Рн почетни притисак у делу гасовода, МПа;
Пк је коначни притисак у делу гасовода, МПа.
Одређујемо средњу температуру гаса дуж дужине прорачунске деонице гасовода, тав, °Ц,
где је тн температура гаса на почетку прорачунског одсека, °С;
дн је спољни пречник дела гасовода, мм;
л је дужина деонице гасовода, км;
кдан је пропусни капацитет деонице гасовода, милиона м3/дан;
је релативна густина гаса у ваздуху;
Цп је топлотни капацитет гаса, кцал/(кг°Ц);
к- коефицијент преноса топлоте из гаса у земљиште, кцал/(м2х°С);
е је основа природног логаритма, е = 2,718.
Одређујемо снижену температуру и притисак гаса, Тпр и Рпр,
где је Рср. и Тср. су средњи притисак и температура гаса, МПа и К, респективно;
Рцр.цм и Тцр.цм. су критични притисак и температура гаса, МПа и К, респективно.
Одређујемо коефицијент компресије гаса према номограму у зависности од Ппр и Тпр.
З=0,9
Да бисте одредили пропусни капацитет гасовода или његовог дела у стабилном стању транспорта гаса, не узимајући у обзир рељеф трасе, користите формулу, к, милион м3 / дан,
где је дин унутрашњи пречник гасовода, мм;
Рн и Рк - почетни и крајњи притисци деонице гасовода, респективно, кгф/цм2;
л је коефицијент хидрауличког отпора (узимајући у обзир локалне отпоре дуж трасе гасовода: трење, славине, прелази итд.). Дозвољено је узимати 5% веће од лтр;
Д је релативна специфична тежина гаса у ваздуху;
Тав је средња температура гаса, К;
? — дужина деонице гасовода, км;
В је фактор компресије гаса;
Из формуле (4.13) изражавамо Рк, , кгф/цм2,
Хидраулички прорачун се врши у следећем редоследу. Одреди Рејнолдсов број, Ре,
где је кдан дневни капацитет деонице гасовода, милиона м3/дан;
дин је унутрашњи пречник гасовода, мм;
је релативна густина гаса;
— динамички вискозитет природног гаса; кгф с/м2;
Од Ре >> 4000, начин кретања гаса кроз цевовод је турбулентна, квадратна зона.
Коефицијент отпора трења за све режиме струјања гаса одређује се формулом, лтр ,
где је ЕЦ еквивалентна храпавост (висина избочина које стварају отпор кретању гаса), ЕЦ = 0,06 мм
Одређујемо коефицијент хидрауличког отпора деонице гасовода, узимајући у обзир његове просечне локалне отпоре, л,
где је Е коефицијент хидрауличке ефикасности, Е = 0,95.
Према формули (4.14) одређујемо притисак на крају деонице гасовода.
Закључак: Добијена вредност притиска одговара оперативној на завршној деоници гасовода.
Прорачун хидраулике система грејања
Потребни су нам подаци из термичког прорачуна просторија и аксонометријског дијаграма.
Корак 1: избројите пречник цеви
Као почетни подаци користе се економски оправдани резултати топлотног прорачуна:
1а. Оптимална разлика између вруће (тг) и охлађене (до) расхладне течности за двоцевни систем је 20º
1б. Брзина протока расхладне течности Г, кг/сат — за једноцевни систем.
2. Оптимална брзина расхладне течности је ν 0,3-0,7 м/с.
Што је мањи унутрашњи пречник цеви, то је већа брзина. Достизање 0,6 м / с, кретање воде почиње да буде праћено буком у систему.
3. Израчунати проток топлоте - К, В.
Изражава количину топлоте (В, Ј) пренету у секунди (јединица времена τ):
Формула за израчунавање брзине протока топлоте
4. Процењена густина воде: ρ = 971,8 кг/м3 при тав = 80 °С
5. Параметри парцеле:
- потрошња енергије - 1 кВ на 30 м³
- резерва топлотне снаге - 20%
- запремина собе: 18 * 2,7 = 48,6 м³
- потрошња енергије: 48,6 / 30 = 1,62 кВ
- маргина мраза: 1,62 * 20% = 0,324 кВ
- укупна снага: 1,62 + 0,324 = 1,944 кВ
Проналазимо најближу К вредност у табели:
Добијамо интервал унутрашњег пречника: 8-10 мм. Заплет: 3-4. Дужина парцеле: 2,8 метара.
Корак 2: прорачун локалних отпора
За одређивање материјала цеви потребно је упоредити индикаторе њиховог хидрауличког отпора у свим деловима система грејања.
Фактори отпорности:
Цеви за грејање
- у самој цеви:
- храпавост;
- место сужења / проширења пречника;
- ред;
- дужина.
- у везама:
- тее;
- куглични вентил;
- уређаји за балансирање.
Израчунати пресек је цев константног пречника са константним протоком воде који одговара пројектованом топлотном билансу просторије.
Да би се утврдили губици, узимају се подаци узимајући у обзир отпор у контролним вентилима:
- дужина цеви у пројектованом делу / л, м;
- пречник цеви израчунатог пресека / д, мм;
- претпостављена брзина расхладне течности/у, м/с;
- подаци регулационог вентила од произвођача;
- референтни Подаци:
- коефицијент трења/λ;
- губици трења/∆Рл, Па;
- израчуната густина течности/ρ = 971,8 кг/м3;
- Спецификације:
- еквивалентна храпавост цеви/ке мм;
- дебљина зида цеви/дн×δ, мм.
За материјале са сличним ке вредностима, произвођачи дају вредност специфичног губитка притиска Р, Па/м за цео опсег цеви.
Да би се самостално одредили специфични губици трења / Р, Па / м, довољно је знати спољни д цеви, дебљину зида / дн × δ, мм и брзину довода воде / В, м / с (или проток воде / Г , кг / х).
Да бисмо тражили хидраулични отпор / ΔП у једном делу мреже, замењујемо податке у Дарци-Веисбацх формулу:
Корак 3: хидраулично балансирање
Да бисте уравнотежили пад притиска, биће вам потребни запорни и контролни вентили.
- пројектовано оптерећење (масени проток расхладне течности - вода или течност са ниским смрзавањем за системе грејања);
- подаци произвођача цеви о специфичном динамичком отпору / А, Па / (кг / х)²;
- техничке карактеристике арматуре.
- број локалних отпора у околини.
Задатак. изједначити хидрауличне губитке у мрежи.
У хидрауличком прорачуну за сваки вентил су наведене карактеристике уградње (монтажа, пад притиска, проток). Према карактеристикама отпора одређују се коефицијенти цурења у сваки успон, а затим у сваки уређај.
Фрагмент фабричких карактеристика лептир вентила
За прорачуне изаберемо методу карактеристика отпора С, Па / (кг / х)².
Губици притиска / ∆П, Па су директно пропорционални квадрату протока воде у области / Г, кг / х:
- ξпр је редуковани коефицијент за локалне отпоре пресека;
- А је динамички специфични притисак, Па/(кг/х)².
Специфични притисак је динамички притисак који се јавља при масовном протоку од 1 кг/х расхладне течности у цеви датог пречника (информације даје произвођач).
Σξ је члан коефицијената за локалне отпоре у пресеку.
Смањени коефицијент:
Корак 4: Одређивање губитака
Хидраулички отпор у главном циркулационом прстену је представљен збиром губитака његових елемената:
- примарно коло/ΔПИк ;
- локални системи/ΔПм;
- генератор топлоте/ΔПтг;
- измењивач топлоте/ΔПто.
Збир вредности даје нам хидраулични отпор система / ΔПцо:
Хидраулички прорачун међурадничког гасовода
Пропусни капацитет гасовода треба узети из услова стварања, при максималном дозвољеном губитку притиска гаса, најекономичнијег и најпоузданијег система у раду, обезбеђујући стабилност рада јединица за хидрауличко фрактурисање и контролу гаса (ГРУ), као као и рад потрошачких горионика у прихватљивим распонима притиска гаса.
Процењени унутрашњи пречници гасовода одређују се на основу услова обезбеђења несметаног снабдевања гасом свих потрошача у сатима максималне потрошње гаса.
Вредности израчунатог губитка притиска гаса при пројектовању гасовода свих притисака за индустријска предузећа узимају се у зависности од притиска гаса на месту прикључка, узимајући у обзир техничке карактеристике гасне опреме прихваћене за уградњу, сигурносне аутоматске уређаје и аутоматска контрола технолошког режима топлотних агрегата.
Пад притиска за мреже средњег и високог притиска одређује се формулом
где је Пн апсолутни притисак на почетку гасовода, МПа;
Рк – апсолутни притисак на крају гасовода, МПа;
Р0 = 0,101325 МПа;
л је коефицијент хидрауличког трења;
л је процењена дужина гасовода константног пречника, м;
д је унутрашњи пречник гасовода, цм;
р0 – густина гаса у нормалним условима, кг/м3;
К0 – потрошња гаса, м3/х, у нормалним условима;
За спољне надземне и унутрашње гасоводе, процењена дужина гасовода се одређује по формули
где је л1 стварна дужина гасовода, м;
Ск је збир коефицијената локалних отпора деонице гасовода;
Приликом хидрауличког прорачуна гасовода, израчунати унутрашњи пречник гасовода треба претходно одредити формулом
где је дп израчунати пречник, цм;
А, Б, т, т1 - коефицијенти који се одређују у зависности од категорије мреже (по притиску) и материјала гасовода;
К0 је израчунати проток гаса, м3/х, у нормалним условима;
ДПр - специфични губитак притиска, МПа / м, одређен формулом
где је ДПдоп – дозвољени губитак притиска, МПа/м;
Л је растојање до најудаљеније тачке, м.
где је Р0 = 0,101325 МПа;
Пт - просечан притисак гаса (апсолутни) у мрежи, МПа.
где су Пн, Пк почетни и коначни притисак у мрежи, МПа.
Прихватамо ћорсокак шеме снабдевања гасом. Вршимо трасирање међуфабричког гасовода високог притиска. Разбијамо мрежу у засебне секције. Пројектна шема међуфабричког гасовода приказана је на слици 1.1.
Одређујемо специфичне губитке притиска за међуфабричке гасоводе:
Прелиминарно одређујемо израчунати унутрашњи пречник у деловима мреже:
Уређаји за размену топлоте
Ефикасно коришћење топлоте у ротационим пећима могуће је само при уградњи система измењивача топлоте у пећи и пећи. Измењивачи топлоте унутар пећи.
фасадни систем
Да би реконструисани објекат добио модеран архитектонски изглед и радикално повећао степен топлотне заштите спољних зидова, систем „вена.
техно кућа
Овај стил, који је настао 80-их година прошлог века, као својеврсни иронични одговор на светле изгледе за индустријализацију и доминацију технолошког напретка, прокламован је на његовом почетку.
Како радити у ЕКСЦЕЛ-у
Коришћење Екцел табела је веома згодно, пошто се резултати хидрауличког прорачуна увек своде на табеларни облик. Довољно је одредити редослед акција и припремити тачне формуле.
Уношење почетних података
Ћелија се бира и уноси се вредност. Све остале информације се једноставно узимају у обзир.
- вредност Д15 се прерачунава у литре, тако да је лакше уочити брзину протока;
- ћелија Д16 - додајте форматирање према услову: "Ако в не пада у опсегу од 0,25 ... 1,5 м / с, онда је позадина ћелије црвена / фонт је бео."
За цевоводе са висинском разликом између улаза и излаза, статички притисак се додаје резултатима: 1 кг / цм2 на 10 м.
Регистрација резултата
Ауторска шема боја носи функционално оптерећење:
- Светло тиркизне ћелије садрже оригиналне податке - могу се мењати.
- Бледозелене ћелије су улазне константе или подаци који су мало подложни променама.
- Жуте ћелије су помоћни прелиминарни прорачуни.
- Светло жуте ћелије су резултати прорачуна.
- Фонтови:
- плава - почетни подаци;
- црна - средњи/не-главни резултати;
- црвена - главни и коначни резултати хидрауличког прорачуна.
Резултати у Екцел табели
Пример Александра Воробјева
Пример једноставног хидрауличког прорачуна у Екцел-у за хоризонтални део цевовода.
- дужина цеви 100 метара;
- ø108 мм;
- дебљина зида 4 мм.
Табела резултата прорачуна локалних отпора
Компликовајући корак по корак прорачуне у Екцелу, боље савладате теорију и делимично уштедите на дизајну. Захваљујући компетентном приступу, ваш систем грејања ће постати оптималан у смислу трошкова и преноса топлоте.
