Гидравлический расчет трубопровода отопления: Гидравлический расчет системы отопления

Содержание

4. Гидравлический расчёт системы отопления

Задача гидравлического расчёта состоит в выборе диаметров труб и в определение потерь давления в них. По результатам гидравлического расчёта производят выбор смесительного насоса. Выбор диаметров проводят из условия поддержания оптимальных скоростей в трубопроводах. Для стальных труб оптимальной считается скорость 0,3 – 0,5 м/с, для полимерных 0,5 – 0,7 м/с. Минимальная скорость движения воды из условия удаления воздуха составляет

0,1 м/с – вертикальные трубопроводы, 0,25 м/с – горизонтальные трубопроводы. Максимальная скорость движения воды из условия бесшумной работы равна 1,5 м/с.

После размещения на планах здания нагревательных приборов, стояков, поквартирных веток, подающих и обратных магистралей, выполняют пространственную (аксонометрическую) схему системы отопления.

Для точного учёта местных сопротивлений на схеме необходимо указать все изгибы труб, запорно-регулирующую арматуру, устройства для удаления воздуха и спуска воды, приборы учёта теплоты или учёта расхода воды и т. д.

Схема системы отопления выполняется в масштабе 1 : 100 в соответствии с требованиями, предъявляемыми к графической части проекта [10]. На схеме выбирают главное циркуляционное кольцо. В насосной водяной системе отопления главное циркуляционное кольцо – это кольцо через наиболее удалённый от теплового пункта стояк и нагруженный прибор первого этажа. Все остальные кольца являются второстепенными. Главное циркуляционное кольцо разбивают на расчетные участки. Расчётный участок – это участок трубопровода одного диаметра с неизменным расходом теплоносителя. На схеме следует проставить нумерацию участков по ходу движения теплоносителя, указать длину l_уч м, и тепловую нагрузку

Q_уч Вт.

Гидравлический расчет проводят по методу удельных потерь давления. Потери давления на участке , Па, определяются по формуле:

, (7)

где λ ‑ коэффициент гидравлического трения;

ν ‑ скорость движения воды на расчетном участке трубопровода, м/сек;

ρ ‑ плотность воды, кг/м³;

d – внутренний диаметр расчетного участка трубопровода, мм;

l – длина участка трубопровода, м;

‑сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Расчёт проводят с использованием таблиц гидравлического расчёта: для стальных труб по приложению 6 [1], металлополимерных [8], полипропиленовых [9], а формулу (21) записывают в виде:

=(8)

где R – удельная потеря на трение, Па/м;

Z – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

При гидравлическом расчете водяной системы отопления потери давления в местных сопротивлениях допускается определять по выражению

Z = 500·· ν². (9)

Исходной величиной для выбора диаметров труб и выполнения гидравлического расчёта является расход воды на участке G_уч, кг/час, определяемый по формуле:

, (10)

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, определяемая по расчётной схеме, Вт.

Остальные составляющие формулы те же, что и в формуле (5).

По значению расхода воды на участке G_уч, кг/час, по таблице или номограмме для гидравлического расчёта систем отопления, для стальных труб приложение II, таблица II.1 [12], для полимерных [8,9], ориентируясь на допустимые скорости движения воды назначают минимальный диаметр трубопровода d, мм, и выписывают соответствующие значения удельной потери давления на трение

R, Па/м, и скорость движения воды ν, м/сек. Аналогично определяют диаметры остальных участков и заносят в таблицу 2.

Виды местных сопротивлений на каждом расчётном участке определяют по схеме (запорная арматура, фасонные части – переходы, отводы, тройники, изгибы труб, теплосчётчики, отопительные приборы и т. д.). Для каждого вида местного сопротивления численное значение выбирают из таблиц, прилагаемых к таблицам гидравлического расчета трубопроводов, и затем суммируют Σζ для расчётного участка. Местное сопротивление

ζ, принадлежащее двум смежным участкам (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом теплоносителя.

Потери давления в квартирном узле ввода (теплосчётчик, запорно-регулирующая арматура) принимаются ΔΡ = 15 кПа; в автоматическом термостатическом клапане RА-N у нагревательного прибора ΔΡ = 10 кПа.

Расчёт второстепенных циркуляционных колец системы проводят исходя из расчёта главного – основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки параллельно соединенные с участками основного – главного кольца.

Таблица 2 – Гидравлический расчёт

Nрасчётного участка	Тепловая нагрузка участка Q_уч_, Вт	Расход воды на участке G_уч_, кг/ч	Длина расчетного участка l, м	Диаметр трубы d, мм	Скорость ν, м/с	Удельные потери давления R, Па/м	Произведение Rl, Па	Сумма коэффициентов Σζ	Потери давления в местных сопротивле — ниях Z, Па	Потери давления на участке Rl+Z, Па	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Главное циркуляционное кольцо

Итого: ΣΔΡ_уч=Σ(Rl+Z)=ΔΡ_со

Второстепенное циркуляционное кольцо

Итого: ΔΡ_i=Σ(Rl+Z)

Расхождение (невязка) в расчётных потерях давления на параллельно соединённых участках (без учёта общих участков) допустимо при тупиковом движении воды в магистралях до 15%. При невязке превышающей нормативное значение прибегают к установке балансировочных клапанов у основания стояков. Невязку определяют по выражению:

Невязка = , (11)

где ∆P_i₊₁^глав, ∆P_i ‑ потери давления в сравниваемых кольцах без учёта потерь давления на общих участках, Па.

Гидравлический расчет системы отопления частного дома онлайн: примеры и формулы

Проживание в большинстве регионов страны вынуждает заботиться о качественном, надежном и эффективном отоплении собственного жилья. Традиционно для многоквартирных домов применяется централизованное отопление, однако, в последнее время популярными стали автономные системы, которые предусматривают монтаж всех элементов замкнутого контура от котла до радиаторов в пределах одной квартиры.

Частные дома не имеют подвода централизованного топления, поэтому в них установка независимой отопительной системы является неотъемлемым атрибутом жилья. И для автономных систем в квартирах, и для частного сектора требуется грамотный гидравлический расчет системы отопления. Такой подход обеспечит разумный баланс в использовании материалов и получении необходимого результата в виде достаточной температуры в помещении.

Систематизация данных

Чтобы правильно провести гидравлический расчёт системы отопления, понадобится разобраться в основных терминах. Это обеспечит понимание происходящих внутри системы процессов. Например, повышение скорости теплоносителя способно привести к параллельному увеличению в трубопроводе гидросопротивления.

Когда повышается расход теплоносителя, учитывая трубопровод установленного диаметра, повысится скорость прохождения теплоносителя, а возрастет гидросопротивление. С увеличением трубопровода скорость движения в нем воды понижается, равно как и давление в результате трения.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

В большинстве традиционных отопительных систем, для которых принято проводить гидравлический расчет отопления, присутствуют следующие обязательные элементы:

источник тепловой энергии;
магистральный трубопровод;
гидравлическая арматура, как запорная, так и регулировочная;
отопительные приборы в виде радиаторов.

Каждый из элементов имеет свои гидравлические характеристики, которые принимаются в виде входных данных для гидравлического расчета системы отопления через онлайн калькулятор.

Помогают получить практические данные и номограммы от производителей. В некоторых из них указываются понижение давления в трубах, из расчета на 1 м длины. Здесь видна взаимосвязь физических характеристик от гидравлических значений.

Почему необходимо делать расчет

Современные системы отопления в большинстве случаев применяют новые технологии и материалы, для которых производители предусмотрели режимы работы с большей эффективностью. Также современные системы способны осуществлять температурный контроль практически на любом этапе и в любой области контуров.

ВИДЕО: Гидравлический расчёт системы отопления в программе VALTEC.PRG

Использование усовершенствованной системы обеспечит пониженное энергопотребление отопления. Такой подход позволит повысить экономичность ее использования. Желательно для расчетов и монтажа задействовать более опытных помощников, помогающих учесть многие нюансы:

равномерное распределение нагретого теплоносителя между элементами возможно только при правильном монтаже с соблюдением физических законов термодинамики;
понижение сопротивления во время перемещения жидкости приводит к минимизации эксплуатационных затрат;
повышение диаметра магистральных труб влечет за собой удорожание системы;
кроме надежности и безопасности, необходимо обеспечить бесшумность, которая зависит от правильности монтажа.

Результатом гидравлического расчета системы отопления, пример расчета будет дальше, станет получение следующих значений:

значение диаметра труб, которые должны использоваться на том или ином участке системы отопления;
гидроустойчивость на разных участках системы;
разновидность гидравлической связки всех точек;
параметр давления и расхода горячей воды в системе.

Разбираем пример

Контур предположительно состоит из десяти радиаторов, имеющих мощность по 1 кВт. Расчетный отрезок будет представлен в виде трубы, располагающейся между радиатором и источником тепла (котлом). Подразумевается, что на участке присутствует труба одинакового диаметра.

На первом этапе проводится расчет перемещения 10 кВт тепловой энергии, а во второй ситуации в расчет будет включено уже 9 кВт, чтобы обеспечить постепенное уменьшение значения. Гидросопротивление принято рассчитывать как для подачи, так и для обратки.

Базовую формулу для вычисления в однотрубной схеме для расчетного участка на расход теплоносителя принято брать следующую:

R_уч=(3.6*T_уч)/(w*(t_h-t_c))

в которой присутствуют следующие значения:

T_уч – значение в ваттах тепловой нагрузки участка;
w – константа, обозначающая удельную теплоемкость воды;
t_h – температурное значение разогретого теплоносителя в подающей трубе;
t_c – температурное значение остывшего теплоносителя в обратной трубе.

Автоматизировать процесс помогают различные программы для расчета системы отопления, скачать бесплатно их можно на многих сайтах.

Значения скорости воды и потери давления на трение

Место размещения трубопровода	Скорость воды, м/с	Потери давления, Па/м
Внутри помещений (стояки, радиаторы, отопительные приборы)	0,4-0,7	50-110
Внутри жилых строений (подвалы, распределительные трубопроводы)	0,9-1,7	110-210
Внутри производственных и промышленных комплексов	1,1-2,2	110-260

Для расчетов понадобятся также следующие данные:

подходящие по типажу отопительные приборы, габариты которых желательно прорисовать на подготовленном плане;
проводится подбор труб, их тип и диаметр;
тепловой баланс в комнатах, подготовленных для монтажа в них отопления;
осуществляется подбор запорной арматуры, при этом необходимо проработать позиции всех составных элементов, как вентилей, так и расположение кола;
план расположения должен быть прорисован в точном масштабе, с указанием длин, нагрузок на каждый участок;
на плане необходимо будет выявить замкнутый контур.

Значение перепадов давления

Расчет перепадов давления также относится к приоритетному вопросу во время монтажа отопления. На перепады влияют наличие следующих факторов:

клапаны разделительные или перепускные;
значение диаметров труб на отдельных участках;
величина гидравлической стойки и балансовый клапан;
регулировочные клапаны, смонтированные на стояках и подводках.

Схема отопления должна содержать расчетную тепловую нагрузку для каждого из отопительных приборов. При монтаже более, чем одного потребителя, понадобится поделить общую нагрузку между всеми элементами.

ВИДЕО: Практический урок гидравлического расчета системы отопления

Пример гидравлического расчета системы отопления

Волгосантехмонтаж Статьи Пример гидравлического расчета системы отопления

ПРИМЕР ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Рассмотрим гидравлический расчет системы отопления на примере однотрубной системы отопления с верхним розливом.

Задача гидравлического расчёта состоит в обосновании выбора экономических диаметрах труб для циркуляции теплоносителя с целью обеспечения расчётной теплоотдачи нагревательных приборов. Гидравлический расчёт трубопроводов рекомендуется выполнять наиболее прогрессивным методом с помощью характеристик сопротивления и переменных перепадов температур на стояках.

Применение указанного метода включает необходимой последующей монтажной регулировки системы отопления, повышает индустриализацию заготовок приборных узлов и стояков. Результаты гидравлического расчёта трубопроводов и теплового расчёта нагревательных приборов более достоверно отражает действительную работу системы отопления, так как расчётные расходы теплоносителя соответствуют фактическим.

Таблица 3. Определение укрупненного показателя максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий зданий на 1 м² общей площади.

Этажность жилой	Характеристика зданий	Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления , °С
постройки		минус 5	минус 10	минус 15	минус 20	минус 25	минус 30	минус 35	минус 40	минус 45	минус 50	минус 55
Для постройки после 1985 г.
1 — 2	По новым типовым проектам	145	152	159	166	173	177	180	187	194	200	208
3 — 4 5 и более		74 65	80 67	86 70	91 73	97 81	101 87	103 87	109 95	116 100	123 102	130 108
Примечания: 1. Энергосберегающие мероприятия обеспечиваются проведением работ по утеплению зданий при капитальных и текущих ремонтах, направленных на снижение тепловых потерь. 2. Укрупненные показатели зданий по новым типовым проектам приведены с учетом внедрения прогрессивных архитектурно-планировочных решений и применения строительных конструкций с улучшенными теплофизическими свойствами, обеспечивающими снижение тепловых потерь.

1.4.1 Начнём гидравлический расчёт. Расчёт ведётся для однотрубной системы, с верхней разводкой, тупиковой, с насосной циркуляцией и унифицированными приборными узлам. Нагревательные приборы подключаются к стоякам по проточно-регулируемой схеме. Расчётная схема системы приведена на рис. 1.нормативный перепад температуры воды на стояках:

Расчёт начинаем с последнего стояка (участок 1). По тепловой нагрузке стояка, равной суммарной теплопотере отапливаемых от него помещений кВт. По таблице принимаем диаметр стояка d₁=15. Констатируем радиаторные узлы: задаёмся диаметром обводного участка и подводок равными диаметру стояка, d_ст×d_оу×d_подв=15мм.

По таблице [3] имеем:

Определим эквивалентный к.м.с., прямых участков труб (без этажестояков) стояка 1,

где l₁ – расчётная длина участка без этажестояка = 4,9·2+2+1,5=13,3м

Выявляем местные сопротивления на стояке по таблице определяем их к.м.с.:

— воздухосборник проточный ξ = 1,5

— 2 крана проточных диаметром 15 мм ξ = 2×3,5=7

— 3 отвода диаметром 15 мм ξ =3×0,8=2,4

итого: Σ ξ =10,9

На горизонтальных участках стояка (на подающей и на обратной магистралях) имеется два тройника на проходе воды. Гидравлические характеристики тройников:

— расход воды на проход

где с = 4,19 кДж/(кгּК) – теплоёмкость воды;

3,6 кДж/(Втּч) – коэффициент перевода единиц;

определим общий расход воды:

где Q₂ – тепловая нагрузка стояка 2.

Соотношение расходов:

По [3] имеем :

— для подающей на подающей магистрали ξ = 0,3

— для тройника на обратной магистрали ξ = 1.2

итого: Σ ξ =1.5

Суммарный К.М.С. участка 1:

Σ ξ₁ = 10,9+1.5=12.4

Приведённый К.М.С. участка1:

ξ_прив = ξ_экв + Σ ξ₁ = 34,73+12,4=47,13

Характеристика сопротивления участка (без этажестояка):

Определим характеристику этажестояка, расчётный участок 1 включает в себя 5 этажестояков, приборные узлы, которых имеют следующие характеристики:

1. тип нагревательного прибора – радиатор стальной панельный РГС;

2. схема радиаторного узла – проточно-регулируемая со смещённым участком и трёхходовым краном;

3. конструкция радиаторного узла:

d_ст ×d_о.у. ×d_под = 15×15×15 мм.

По [3] характеристика сопротивления одного этажестояка:

Общая характеристика сопротивления участка:

Вычисляем расходы воды на участке. Задаёмся перепадом температур на стояке в пределах 30-40^оС. Перепад температур примем равным 35^оС.

Падение давления на Ст.1:

1.4.2 Переходим к стояку 2 (участок 2).

Перепад давлений на стояке известен P₁=P₂=4453.15Па Тепловая нагрузка стояка Q₂=2865.2 Вт. По [3] примем d₂=15 мм. Конструируем радиаторные узлы принимаем диаметры подводок и обводного участка равными диаметру стояка:

d_ст ×d_о.у. ×d_под = 15×15×15 мм.

По [] находим характеристику сопротивления стояка:

— узел присоединения к подающей магистрали – 91,2·10^-4

— узел присоединения к обратной магистрали – 85,6·10^-4

— девять этажестояков – 5×155·10^-4

Итого: S₂=951.8 Па/(кг/ч)²,

Расход по стояку 2:

Определяем температурный перепад на стояке 2:

Данный перепад температур не укладывается в допустимые пределы, но здесь проектировщик бессилен, так как в нашем случае взят минимальный диаметр стояка.

1.4.3 Переходим к расчёту магистральных трубопроводов (участок 3 и 3’):

Расход воды на участках известен:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₃ =d_3’=20мм. Расчётный расход 402.86 кг/ч находится внутри допустимого интервала ( G_min=310кг/ч, G_max=810кг/ч).

По [3] имеем:

На участках магистралей имеются два тройника на проходе воды,

Гидравлические характеристики:

— расход воды на проход G_прох=G₃=G_3’=402.86 кг/ч;

— общий расход воды

Отношение расходов:

По [3] имеем:

— для тройника на подающей магистрали ξ₃ = 0,2

— для тройника на обратной магистрали ξ_3’= 0,5

Характеристика сопротивления участка 3:

Характеристика сопротивления участка 3’:

Потеря давления на участке 3:

Потеря давления на участке 3’:

1.4.4 Переходим к стояку 3 (участок 4):

Перепад давлений на стояке известен P₄=P₃+Р_3’+Р₂₍₁₎=274.3+300.2+4453.5=5028.1 Па. Тепловая нагрузка стояка Q₄=2734.7 Вт. По [3] примем d₄=15 мм. Конструируем радиаторные узлы принимаем диаметры подводок и обводного участка равными диаметру стояка:

d_ст ×d_о.у. ×d_под = 15×15×15 мм.

По [3] находим характеристику сопротивления стояка:

— узел присоединения к подающей магистрали – 91,2·10^-4

— узел присоединения к обратной магистрали – 85,6·10^-4

— девять этажестояков – 5×155·10^-4

Итого: S₄=951.8 Па/(кг/ч)²,

Расход по стояку 3:

Определяем температурный перепад на стояке 3:

Опять перепад температур не укладывается в допустимые пределы – случай аналогичный с предшествующим.

1.4.5 Расчёт магистральных трубопроводов (участок 5 и 5’):

Расход воды на участках известен:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₅ =d_5’=25мм. Расчётный расход 632.6 кг/ч находится внутри допустимого интервала ( G_min=500кг/ч, G_max=1600кг/ч).

По [3] имеем:

На участках магистралей имеются два тройника на проходе воды,

Гидравлические характеристики:

— расход воды на проход G_прох=G₅=G_5’=632.6 кг/ч;

— общий расход воды

Отношение расходов:

Данная ситуация возможна в силу того, что значение G_прохточное, G_общ –приблизительное.

По [3] имеем:

— для тройника на подающей магистрали ξ₃ = 0,2

— для тройника на обратной магистрали ξ_3’= 0,5

Характеристика сопротивления участка 5:

Характеристика сопротивления участка 5’:

Потеря давления на участке 5:

Потеря давления на участке 5’:

1.4.6 Участок 6 (стояк 4)

P₆=P₅+Р_5’+Р₄=5028.1+194.1+229.53=5451.7Па. Тепловая нагрузка стояка Q₆=2734.7 Вт. По [3] примем d₆=15 мм. Конструируем радиаторные узлы принимаем диаметры подводок и обводного участка равными диаметру стояка:

d_ст ×d_о.у. ×d_под = 15×15×15 мм.

По [3] находим характеристику сопротивления стояка:

— узел присоединения к подающей магистрали – 91,2·10^-4

— узел присоединения к обратной магистрали – 85,6·10^-4

— девять этажестояков – 5×155·10^-4

Итого: S₆=951.8 Па/(кг/ч)²,

Расход по стояку 4:

Определяем температурный перепад на стояке 6:

1.4.7 Расчёт магистральных трубопроводов (участок 7 и 7’):

Расход воды на участках известен:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₅ =d_5’=32мм. Расчётный расход находится внутри допустимого интервала ( G_min=875кг/ч, G_max=3500кг/ч).

По [3] имеем:

На участках магистралей имеются два тройника на проходе воды,

Гидравлические характеристики:

— расход воды на проход G_прох=G₇=G_7’=871.9/ч;

— общий расход воды

Отношение расходов:

По [3] имеем:

— для тройника на подающей магистрали ξ₇ = 0,2

— для тройника на обратной магистрали ξ_7’= 0,5

Характеристика сопротивления участка 7:

Характеристика сопротивления участка 7’:

Потеря давления на участке 7:

Потеря давления на участке 7’:

1.4.8 Участок 8 (стояк 5)

P₈=P₇+Р_7’+Р₆=77.92+86.88+5451.7=5616.5 Па. Тепловая нагрузка стояка Q₈=5425.9 Вт. По [3] примем d₈=15 мм. Конструируем радиаторные узлы принимаем диаметры подводок и обводного участка равными диаметру стояка:

d_ст ×d_о.у. ×d_под = 15×15×15 мм.

По [3] находим характеристику сопротивления стояка:

— узел присоединения к подающей магистрали – 91,2·10^-4

— узел присоединения к обратной магистрали – 85,6·10^-4

— девять этажестояков – 5×155·10^-4

Итого: S₈=951.8 Па/(кг/ч)²,

Расход по стояку 5:

Определяем температурный перепад на стояке 5:

1.4.9 Магистральный участок 9, 9’:

Расход на участке равен:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₉ =d_9’=32мм. Расчётный расход находится внутри допустимого интервала ( G_min=875кг/ч, G_max=3500кг/ч).

По [3] имеем:

На участках магистралей имеются два тройника на проходе воды,

Гидравлические характеристики:

— расход воды на проход G_прох=G₉=G_9’=1114.8кг/ч;

— общий расход воды

Отношение расходов:

По [3] имеем:

— для тройника на подающей магистрали ξ₉ = 5,0

— для тройника на обратной магистрали ξ_9’= 1,5

Характеристика сопротивления участка 9:

Характеристика сопротивления участка 9’:

Потеря давления на участке 9:

Потеря давления на участке 9’:

Общие потери давления на магистральных участках 9, 9’: что составляет 7.6% от Что удовлетворяет [1].

1.4.10 Расчёт магистральных участков 10 (10’) и 11 (11’) производится традиционным способом, т.е. по методу постоянных перепадов температур на стояках:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₁₀ =d_10’=40мм. Расчётный расход находится внутри допустимого интервала ( G_min=1160кг/ч, G_max=6970кг/ч).

По [3] имеем:

На участках магистралей имеются два тройника на проходе воды,

Гидравлические характеристики:

— расход воды на проход G_прох=G₁₀=G_10’=2429.6кг/ч;

— общий расход воды

Отношение расходов:

По [3] имеем:

— для тройника на подающей магистрали ξ₁₀ = 5,0

— для тройника на обратной магистрали ξ_10’= 1,5

Характеристика сопротивления участка 10:

Характеристика сопротивления участка 10’:

Потеря давления на участке 10:

Потеря давления на участке 10’:

1.4.11 Магистральный участок 11, 11’:

Расход на участке равен:

По [3] принимаем диаметр магистралей d₁₁ =d_11’=50мм. Расчётный расход находится внутри допустимого интервала ( G_min=1950кг/ч, G_max=11700кг/ч).

По [3] имеем:

Сопротивления на участке:

— отвод под 90º ξ=0,3×7=2,1 для участка 11

— отвод под 90º ξ=0,3×5=1,5 для участка 11’

Характеристика сопротивления участка 11:

Характеристика сопротивления участка 5’:

Потеря давления на участке 11:

Потеря давления на участке 11’:

Сводная таблица результатов гидравлического расчёта однотрубной системы водяного отопления

Таблица № 1

№ участка.	Тепловая нагрузка	Длина участка	Диаметр участка	Характеристика сопротивления	Расход воды	Перепад температур	Потеря давления
1	7548.1	40,3	15	1279.6	186.56		4453.5
2	2865.52	28,5	15	951.8	216.3	11.3	4453.5
3	13997.4	3,0	20	16.9	402.86		274.3
3′	13997.4	3,0	20	18.5	402.86		300.2
4	2734.7	28,5	15	951.8	229.8	10.22	5028.1
5	16730	3,0	25	4.858	632.6		194.1
5′	16730	3,0	25	5.473	632.6		229.53
6	2734.7	28,5	15	951.8	239.3	19.5	5451.7
7	16680.1	2,7	32	1.025	871.9		77.92
7′	16680.1	2,7	32	1142	871.9		86.88
8	5425.9	28,5	15	951.8	242.9	19.2	5616.5
9	22106	1,2	32	2.37	1114.8		294.5
9′	22106	1,4	32	1.076	1114.8		133.72
10	44212	5,3	40	0.62	1657.5		170.33
10′	44212	5,5	40	0.348	1675.5		151.65
11	77704,8	40,15	50	1.838	2499.8		1148.56
11′	77704,8	14,11	50	0.706	2499.8		441.2

1.4.12 Общие потери давления в системе отопления:

В том числе без головных участков:

1.4.13 Доля потерь давления на стояках от общих потерь давления в системе:

— доля стояка Ст.15(участок 8):

— доля стояка Ст. 11

Потеря давления на стояках укладывается в нормативные рамки (> 70%), что обеспечивает гидравлическую устойчивость системы отопления в процессе её эксплуатации.

1.4.14 В результате гидравлического расчёта получены следующие основные характеристики системы отопления:

— расчётный расход воды в системе отопления

— расчётные потери давления в системе отопления

1.4.15 Указанные параметры являются исходными для подбора водоструйного элеватора. Для определения требуемого давления, развиваемого элеватором, необходимо из расчётных потерь давления в системе отопления вычесть естественное циркуляционное давление:

где естественное циркуляционное давление в однотрубных системах с верхней разводкой можно определить по приближённой формуле:

где g – ускорение силы тяжести, м/с²;

h_эс – высота этажестояка, м;

n – количество этажей в здании;

ρ_гρ_о – плотность воды в горячей и обратной магистралях системы отопления, кг/м³.

С учётом этого, результаты гидравлического расчёта будут иметь вид:

главные цели и задачи выполнения данного действия. Как сделать гидравлический расчет системы отопления

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним назначение

Калькулятор для расчета гидравлических параметров при работе долот. марта 2018

АО «Бурсервис» с гордостью представляет приложение BSHydraulic. Приложение создано для того, чтобы облегчить жизнь работников нефтегазовой индустрии. Скачать приложение для Android: Приложение BSHydraulic предназначено для проведения гидравлического расчёта долота с целью оптимизации технологического процесса бурения и промывки скважины. Оно будет полезно, в первую очередь, инженерно-техническим сотрудникам, находящимся непосредственно на объекте оказания услуг. Приложение позволяет производить расчеты по подбору промывочных насадок, определяет скорость струи промывочной жидкости, перепад давления и гидравлическую мощность на долоте, и другие расчеты. Данные задаются и рассчитываются как в метрической системе, так и в английской. Программа бесплатная и доступна для установки всем желающим.

Поиск по тегам

Показать все 8
LC фильтр 1
PCB (печатная плата) 5
Return Loss (возвратные потери) 1
RF / РЧ 6
VSWR / КСВН / КСВ (коэффициент стоячей волны по напряжению) 1
Баттерворт 1
Волновое сопротивление 4
Емкость 1
Импеданс 5
Индуктивность 1
Калькулятор 8
КБВ (коэффициент бегущей волны) 1
Коаксиальный кабель 1
Коэффициент отражения 1
Микрополосковая линия 4
Относительная диэлектрическая проницаемость 5
Отраженная волна 1
Падающая волна 1
Печатная дорожка 5
Погонная емкость 2
Погонная задержка 2
Погонная индуктивность 2
Полоса задерживания 1
Полоса пропускания 1
ПФ (полосовой фильтр) 1
РФ (режекторный фильтр) 1
СВЧ 4
Сила тока 1
Согласование импеданса 1
ФВЧ (фильтр верхних частот) 1
Фильтр 1
Фильтр Баттерворта 1
ФНЧ (фильтр нижних частот) 1
Чебышев 1
Электрический ток 1

Расчет гидравлического сопротивления и его роль

Любая трубопроводная коммуникация имеет не только прямолинейные участки, но и повороты, ответвления, для создания которых используются различные фитинги. А для регулирования потока рабочей среды устанавливается запорная арматура. Всё это создаёт сопротивление, поэтому очень важно перед тем, как приступать к монтажу трубопровода, необходимо выполнить ряд расчётов, в том числе определить гидравлическое сопротивление. Это позволит в будущем сократить теплопотери и, соответственно, избежать лишних энергозатрат.

Гидравлический расчёт выполняется с целью:

Вычисления потерь давления на конкретных отрезках системы отопления;
Определения оптимального диаметра трубопровода с учётом рекомендованной скорости перемещения рабочего потока;
Расчёта тепловых потерь и величины наименьшего давления в трубопроводе;
Правильного выполнения увязки параллельно расположенных гидравлических ветвей и закреплённой на ней запорной арматуры.

Во время движения по замкнутому контуру рабочему потоку приходится преодолевать определённое гидравлическое сопротивление. Причём с увеличением его значения, должна увеличиваться мощность насоса. Только правильные расчёты помогут выбрать оптимальный вариант насоса. Нет смысла покупать слишком мощное оборудования для трубопроводов с низким гидравлическим сопротивлением, ведь, чем больше мощность, тем выше энергозатраты.

А если мощность будет, наоборот, недостаточной, то насосное оборудование не сможет обеспечить достаточный напор теплоносителя, что приведёт к увеличению тепловых потерь.

Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами

Экономичность теплового комфорта в доме обеспечивают расчет гидравлики, её качественный монтаж и правильная эксплуатация. Главные компоненты отопительной системы — источник тепла (котёл), тепловая магистраль (трубы) и приборы теплоотдачи (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо сохранить первоначальные параметры системы при любых нагрузках независимо от времени года.

Перед началом гидравлических расчётов выполняют:

Сбор и обработку информации по объекту с целью:
- определения количества требуемого тепла;
- выбора схемы отопления.
Тепловой расчёт системы отопления с обоснованием:
- объёмов тепловой энергии;
- нагрузок;
- теплопотерь.

Если водяное отопление признаётся оптимальным вариантом, выполняется гидравлический расчёт.

Для расчёта гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если приведенные ниже формулы покажутся вам сложными для понимания, можно выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.

Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.

Гидравлический расчет 2-трубной системы отопления

Гидравлический расчет отопительной системы с учетом трубопроводов
Пример гидравлического расчета двухтрубной гравитационной системы отопления

Для чего нужен гидравлический расчет двухтрубной системы отопления Каждое здание индивидуально. В связи с этим отопление с определением количества тепла будет индивидуальным. Сделать это можно при помощи гидравлического расчета, при этом облегчить задачу может программа и таблица расчета.

Расчет системы отопления дома начинают с выбора топлива, исходя из учета потребностей и особенностей инфраструктуры местности, где расположен дом.

Цель гидравлического расчета, программа и таблица которого есть в сети, заключается в следующем:

определение количества нагревательных приборов, которые необходимы;
подсчет диаметра и количества трубопроводов;
определение возможной потери отопления.

Все подсчеты должны производиться по схеме отопления со всеми элементами, которые входят в систему. Подобная схема и таблица должны быть предварительно составлены. Для проведения гидравлического расчета понадобится программа, аксонометрическая таблица и формулы.

Двухтрубная система отопления частного дома с нижней разводкой.

За расчетный объект принимается более нагруженное кольцо трубопровода, после чего определяется необходимое сечение трубопровода, возможные потери давления всего контура отопления, оптимальная площадь поверхности радиаторов.

Проведение подобного расчета, для чего используется таблица и программа, может создать четкую картину с распределением всех сопротивлений в контуре отопления, которые существуют, а также позволяет получить точные параметры температурного режима, расхода воды в каждой части отопления.

Гидравлический расчет в результате должен выстроить наиболее оптимальный план отопления собственного дома. Не нужно полагаться исключительно на свою интуицию. Таблица и программа расчета упростят процесс.

Элементы, которые нужны:

Понятие гидравлического расчета

Определяющим фактором технологического развития систем отопления стала обычная экономия на энергоноситель. Стремление сэкономить заставляет тщательней подходить к проектированию, выбору материалов, способов монтажа и эксплуатации отопления для жилища.

Поэтому, если вы решили создать уникальную и в первую очередь экономную систему отопления для своей квартиры или дома, тогда рекомендуем ознакомится с правила расчета и проектирования.

Перед тем как дать определение гидравлического расчёта системы, нужно ясно и четко понимать, что индивидуальная система отопления квартиры и дома расположена условно на порядок выше относительно центральной системы отопления большого здания.

Персональная отопительная система базируется на принципиально ином подходе к понятиям тепла и энергоресурса.

Суть гидравлического расчета заключается в том, что расход теплоносителя не задаются заранее с существенным приближением к реальным параметрам, а определяются путем увязки диаметров трубопровода с параметрами давления во всех кольцах системы

Достаточно провести тривиальное сравнение этих систем по следующим параметрам.

Центральная отопительная система (котельня-дом-квартира) основывается на стандартных типах энергоносителя – уголь, газ. В автономной системе можно использовать практический любое вещество, которое имеет высокую удельную теплоту сгорания, или же комбинацию из нескольких жидких, твёрдых, гранулированных материалов.
ЦОС построена на обычных элементах: металлические трубы, “топорные” батареи, запорная арматура. Индивидуальная же система отопления позволяет комбинировать самые разные элементы: многосекционные радиаторы с хорошей теплоотдачей, высокотехнологичные термостаты, разные виды труб (ПВХ и медные), краны, заглушки, фитинги и конечно собственные более экономичные котлы, циркуляционные насосы.
Если зайти в квартиру типичного панельного дома, построенного лет 20-40 назад, видим что система отопления сводиться к наличию 7-секционной батареи под окном в каждой комнате квартиры плюс вертикальную трубу через весь дом (стояк), с помощью которой можно “общаться” с соседями сверху/снизу. То ли дело автономная система отопления (АСО) – позволяет строить систему любой сложности с учётом индивидуальных пожеланий жильцов квартиры.
В отличи от ЦОС, отдельная система отопления учитывает достаточно внушительный список параметров, которые влияют на передачу, расход энергии и утери теплоты. Температурный режим окружающей среды, требуемый диапазон температуры в помещениях, площадь и объём помещения, количество окон и дверей, назначение помещений и т.д.

Таким образом, гидравлический расчет системы отопления (ГРСО) – это условный набор вычисляемых характеристик отопительной системы, который предоставляет исчерпывающую информацию о таких параметрах, как диаметр труб, количество радиаторов и клапанов.

Данный тип радиаторов устанавливался в большинстве панельных домов на постсоветском пространстве. Экономия на материалах и отсутствие конструкторской идеи “на лицо”

ГРСО позволяет правильно выбрать водно-кольцевой насос (отопительного котла) для транспортировки горячей воды к конечным элементам системы отопления (радиаторам) и, в конечном результате, иметь максимально уравновешенную систему, что напрямую влияет на финансовые вложения в части отопления жилища.

Еще один тип отопительного радиатора для ЦОС. Это более универсальное изделие, которое может иметь любое количество рёбер. Так можно увеличить или уменьшить площадь теплообмена

Как рассчитать диаметр газовой трубы

Газопроводная труба рассчитывается несколько иначе, чем водопроводная. Здесь основополагающими значениями являются:

скорость и давление газа;
длина трубы с потерями давления на фитинги;
падение давления в допустимых пределах.

Расчет диаметра газовой трубы можно провести по формуле:

где di – внутренний диаметр трубопровода, м;

V´ – объемный расход сжатого воздуха, м³/с;

L – длина трубопровода с поправками на фитинги, м;

Δp – допустимое падение давления, бар;

pmax – верхнее давление компрессора, бар.

Таким образом, при выборе диаметра трубы важным параметром является пропускная способность, которая зависит от сечения и внутреннего размера магистрали. Поэтому нужно обязательно соизмерять такие данные, как допустимое давление, толщина стенок, внутренний диаметр трубы, свойства теплоносителя или газа.

А как вы подбираете размер трубопровода? Расскажите, по каким параметрам вы считали трубы для собственного дома?

Экспертиза – инженер-сметчик

Спросить эксперта

Расчет диаметра трубопровода по расходу воды в трубе, по расходу газа — версия для печати

Пропускная способность – важный параметр для любых труб, каналов и прочих наследников римского акведука. Однако, далеко не всегда на упаковке трубы (или на самом изделии) указана пропускная способность. Кроме того, от схемы трубопровода тоже зависит, сколько жидкости пропускает труба через сечение. Как правильно рассчитать пропускную способность трубопроводов?

Что нам дает гидравлический расчет?

Потери носителя тепла и давления в самой системе.
Необходимый диаметр труб на самых ответственных участках магистрали. В этом случае необходимо учесть то, каковыми являются требуемые и материально целесообразные скорости перемещения теплоносителя.
Гидроувязка всех ветвей отопительной системы. При этом для того, чтобы сбалансировать систему в различных режимах функционирования, необходимо использовать упомянутую ранее арматуру регулировки.
Утеря давления на прочих отрезках магистрали.

Важная информация! Во время проектирования и установки обогревательной системы самым трудоемким и ответственным этапом работы считается именно гидравлический расчет.

Но до того как произвести гидравлический расчет системы отопления, нужно предварительно выполнить целый ряд процедур.

Что такое гидрострелка для отопления

В сложных разветвленных отопительных системах даже насосы завышенной мощности не смогут соответствовать разным параметрам и условиям работы системы. Это негативно скажется на функционировании котла и сроке службы дорогостоящего оборудования. Помимо этого, каждый из подключенных контуров имеет свой собственный напор и производительность. Это приводит к тому, что одновременно слаженно вся система работать не может.

Даже если каждый контур снабдить своим собственным циркуляционным насосом, который будет отвечать параметрам заданной магистрали, то проблема только усугубится. Вся система станет разбалансированной, потому что параметры каждого контура будут существенно различаться.

Чтобы решить проблему, котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур должен забирать из коллектора ровно столько, сколько нужно. В данном случае коллектор выполняет функции разделителя гидросистем. Именно для того, чтобы выделить из общего контура «малый котловой» поток и нужен гидроразделитель. Второе его название гидравлическая стрелка (ГС) или гидрострелка.

Такое название прибор получил за то, что он так же, как и железнодорожная стрелка, может разделять потоки теплоносителя и направлять их в нужный контур. Это прямоугольный или круглый резервуар с заглушками с торцов. Он подключается к котлу и коллектору и имеет несколько врезанных патрубков.

Принцип работы гидравлического разделителя

Поток теплоносителя проходит гидравлический разделитель для отопления со скоростью 0,1-0,2 метра в секунду, а насос котла разгоняет воду до 0,7-0,9 метров. Скорость водяного потока гасится за счет изменения направления движения и объема проходящей жидкости. При этом теплопотери в системе будут минимальные.

Принцип работы гидравлической стрелки заключается в том, что ламинарное движение водяного потока практически не вызывает гидравлического сопротивления внутри корпуса. Это способствует сохранению скорости потока и уменьшению теплопотерь. Такая буферная зона разделяет потребительскую цепь и котел. Это способствует автономной работе каждого насоса без нарушения гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления имеет 3 режима работы:

В первом режиме гидроразделитель в системе отопления создает условия равновесия. То есть расход контура котла не отличается от общего расхода всех контуров, которые подключены к гидрострелке и коллектору. При этом теплоноситель не задерживается в приборе и движется через него по горизонтали. Температура теплового носителя на патрубках подачи и отведения одинаковая. Это довольно редкий режим работы, при котором гидрострелка не влияет на работу системы.
Иногда встречается ситуация, когда расход на всех контурах превышает производительность котла. Такое бывает при максимальном расходе жидкости всеми контурами сразу. То есть спрос на тепловой носитель превысил возможности котлового контура. Это не приведет к остановке или разбалансировке системы, потому что в гидрострелке сформируется вертикальный восходящий поток, который обеспечит подмес горячего теплоносителя из малого контура.
В третьем режиме термострелка на отопление работает чаще всего. При этом расход нагретой жидкости в малом контуре выше, чем суммарный расход на коллекторе. То есть спрос во всех контурах ниже, чем предложение. Это также не приведет к разбалансировке системы, потому что в приборе образуется вертикальный нисходящий поток, который обеспечит сброс избыточного объема жидкости в обратку.

Дополнительные возможности гидрострелки

Описанный выше принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления позволяет прибору реализовать и другие возможности:

После попадания в корпус разделителя скорость потока снижается, это приводит к оседанию нерастворимых примесей, которые содержатся в теплоносителе. Для слива скопившегося осадка в нижней части гидрострелки устанавливают кран. Благодаря снижению скорости потолка из жидкости выделяются пузырьки газа, которые выводятся из прибора через автоматический воздухоотводчик, установленный в верхней части. По сути, он выполняет функции дополнительного сепаратора в системе

Особенно важно удалять газ на выходе из котла, ведь при нагревании жидкости до высоких температур газообразование повышается. Гидроразделитель очень важен в системах с чугунными котлами. Если такой котел подключить напрямую к коллектору, то попадание холодной воды в теплообменник приведет к образованию трещин и выходу оборудования из строя.

% PDF-1.7 % 781 0 объект > эндобдж xref 781 117 0000000016 00000 н. 0000003709 00000 н. 0000003951 00000 н. 0000004080 00000 н. 0000004157 00000 н. 0000004179 00000 н. 0000004891 00000 н. 0000005060 00000 н. 0000005215 00000 н. 0000005377 00000 п. 0000005494 00000 п. 0000005611 00000 н. 0000005728 00000 н. 0000005843 00000 н. 0000005960 00000 н. 0000006077 00000 н. 0000006190 00000 п. 0000006306 00000 н. 0000006423 00000 н. 0000006539 00000 н. 0000006653 00000 п. 0000006770 00000 н. 0000006887 00000 н. 0000007004 00000 н. 0000007121 00000 н. 0000007237 00000 н. 0000007353 00000 п. 0000007470 00000 н. 0000007582 00000 н. 0000007743 00000 н. 0000007893 00000 н. 0000008028 00000 н. 0000008161 00000 п. 0000008933 00000 н. 0000009281 00000 п. 0000009453 00000 п. 0000009511 00000 н. 0000009589 00000 н. 0000010180 00000 п. 0000011149 00000 п. 0000011373 00000 п. 0000012083 00000 п. 0000012263 00000 п. 0000012445 00000 п. 0000012844 00000 п. 0000012913 00000 п. 0000013489 00000 п. 0000013699 00000 п. 0000013994 00000 п. 0000014861 00000 п. 0000015047 00000 п. 0000015132 00000 п. 0000015437 00000 п. 0000015656 00000 п. 0000016225 00000 п. 0000017290 00000 п. 0000018356 00000 п. 0000018758 00000 п. 0000019091 00000 п. 0000020152 00000 н. 0000021213 00000 п. 0000021393 00000 п. 0000021455 00000 п. 0000021589 00000 п. 0000022116 00000 п. 0000022355 00000 п. 0000022382 00000 п. 0000023478 00000 п. 0000024251 00000 п. 0000030090 00000 п. 0000034768 00000 п. 0000035481 00000 п. 0000038694 00000 п. 0000039055 00000 п. 0000039325 00000 п. 0000044298 00000 п. 0000044397 00000 п. 0000044467 00000 п. 0000044791 00000 п. 0000045217 00000 п. 0000046745 00000 п. 0000046992 00000 п. 0000047051 00000 п. 0000047685 00000 п. 0000047887 00000 п. 0000048172 00000 п. 0000072345 00000 п. 0000082511 00000 п. 0000114040 00000 н. 0000114122 00000 н. 0000114239 00000 п. 0000114297 00000 н. 0000114587 00000 н. 0000114729 00000 н. 0000114834 00000 н. 0000114962 00000 н. 0000115080 00000 н. 0000115289 00000 н. 0000115406 00000 н. 0000115511 00000 н. 0000115690 00000 н. 0000115813 00000 н. 0000115918 00000 н. 0000116071 00000 н. 0000116196 00000 н. 0000116313 00000 н. 0000116449 00000 н. 0000116577 00000 н. 0000116695 00000 н. 0000116807 00000 н. 0000116919 00000 п. 0000117069 00000 н. 0000117190 00000 н. 0000117351 00000 н. 0000117522 00000 н. 0000117702 00000 н. 0000002636 00000 н. трейлер ] / Назад 1604180 >> startxref 0 %% EOF 897 0 объект > поток hb«`c`c`g`0gf @

HTflux — Программное обеспечение для моделирования

На последней вкладке диалогового окна инструмента сопротивления теплопередаче в HTflux вы найдете очень универсальный инструмент для расчета коэффициентов теплопередачи (сопротивления) потоков в трубах для газов и жидкостей.
Чтобы получить эти фактические коэффициенты переноса, необходимы некоторые расчеты гидродинамики. К счастью, HTflux сделает эту работу за вас, помимо тепловых коэффициентов он также предоставит вам множество других важных показателей, например он рассчитает падение давления для указанной трубы.

Инструмент для расчета расхода труб

Инструмент очень эффективен, если вы пытаетесь рассчитать теплопотери (или теплопотери) труб, содержащих текущую среду. Это может быть актуально для многих приложений, например.грамм. трубы отопления, охлаждающие трубы, вентиляционные трубы, дымоходы, теплообменники, котлы, конденсаторы, испарители, трубы холодной воды, трубы горячей воды, трубы холодильников, трубы двигателя,…

Вам останется только указать желаемые входные параметры. Это:

Диаметр трубы: введите внутренний диаметр трубы.
Длина трубы: введите соответствующую длину вашей трубы.
Температура жидкости: введите здесь среднюю температуру жидкости.
Жидкость: здесь вы можете выбрать тип жидкости в вашей трубе.
В настоящее время доступны следующие жидкости (другие могут быть добавлены по запросу):
1. Вода (при 1 бар)
2. Воздух (сухой, при 1 атм)
3. Хладагент R134a в жидкой фазе
4. Хладагент R134a в паровой фазе
5. Водяной пар (пар)
6. Аммиак в жидкой фазе
7. Аммиак в паровой фазе
8. Пропан в жидкой фазе
9. Пропан в паровой фазе
10. Изобутан R600a
11. Моторное масло (чистое, неиспользованное)
Расход: здесь вы можете указать расход в литрах в минуту
Скорость потока: здесь вы можете указать среднюю скорость потока в м / с, скорость потока будет рассчитана соответственно.
Модель трения: вы можете выбрать одну из трех различных моделей трения для расчета:
1. Colebrook-White: оставьте значение по умолчанию, если вы не уверены.
2. Никурадсе: на основе шероховатости песчаника
3. Модель гладкой трубы: на основе расчета Прандтля
Шероховатость трубы : здесь вы можете указать абсолютную шероховатость трубы, например для полиэтиленовых труб обычно указывается шероховатость 0,003 мм.

После задания требуемых параметров HTflux рассчитает значение поверхностного сопротивления теплопередачи труб.При нажатии на кнопку «ОК» значение будет присвоено выбранному граничному условию. Используйте это граничное условие вместе с правильной средней температурой в моделировании для расчета теплопередачи потока в вашей трубе.

Физика потока и теплопередачи в трубе — краткий обзор

Поскольку HTflux выполнит расчет за вас, вам не придется углубляться в гидродинамику, однако основные этапы расчета будут описаны в следующих параграфах. Теплопередача от текущей жидкости к внутренней поверхности трубы / трубки сильно зависит от фактического состояния потока.Следовательно, необходимо рассчитать основные характеристические параметры, которые используются для описания состояния потока жидкости.

После того, как вы выбрали тип жидкости и ее температуру, HTflux определяет соответствующие свойства вашей жидкости: плотность, теплопроводность, теплоемкость, кинетическую вязкость и температуропроводность. На основе этого рассчитывается так называемое число Прандтля . Это соотношение вязкости (импульсной диффузии) и температуропроводности, поэтому оно важно для данного расчета.

Число Рейнольдса

На следующем этапе будет вычислено число Рейнольдса для потока в трубе:

Число Рейнольдса является важной величиной, которая позволяет прогнозировать состояние потока жидкости. На основе фактического значения числа Рейнольдса расчет будет продолжен либо для ламинарного (Re <2300), либо для турбулентного случая (Re> = 2300), поскольку эти два состояния потока имеют существенно разное поведение:

Турбулентный поток в трубе

Когда число Рейнольдса превышает значение 2300, можно принять турбулентный поток .Эффекты турбулентности приводят к более высокой скорости «перемешивания» в потоке и, следовательно, значительно увеличивают скорость теплопередачи. Число Нуссельта , описывающее такой поток, можно записать как:

, где Pr — это число Прандтля , Re — это число Рейнольдса , λ — коэффициент трения Дарси трубы (см. Ниже), d — это внутренний диаметр, а L — длина трубы.

Трубка ламинарная

Если число Рейнольдса находится ниже значения 2300, предполагается ламинарный поток.В этом случае предполагается плавный, равномерный поток в трубе. Скорость потока меняется в зависимости от радиуса. Наибольшая скорость достигается в центре трубы, где скорость на поверхности трубы достигает значения 0. Из-за такого характерного распределения теплопередача к внутренней поверхности трубы значительно ниже, чем в турбулентном потоке. . Для этого ламинарного корпуса номер Нуссельта можно записать как:

Коэффициенты трения для потока в трубе

Как упоминалось выше, вы можете выбирать среди различных фрикционных моделей.За исключением особых случаев, выбор модели не окажет большого влияния на результаты расчета. Если вы не уверены, мы рекомендуем выбрать модель Colebrook-White и указать шероховатость трубы, указанную в конкретном информационном бюллетене по трубе или аналогичных документах.
В зависимости от состояния потока и выбранной модели будут использоваться следующие уравнения:

Ламинарный поток — коэффициент трения Дарси

Как описано ранее, в случае ламинарного потока жидкость, касающаяся поверхности трубы, всегда будет «прилипать» к поверхности трубы (v = 0).Следовательно, в таком случае коэффициент трения не будет зависеть от шероховатости трубы. Следовательно, следующее уравнение будет использоваться для коэффициента трения по Дарси для всех ламинарных потоков :

Модель трения Колбрука-Уайта

Для большинства приложений эта модель обеспечивает наилучшие результаты. Может быть предусмотрена определенная шероховатость k трубы, однако модель также даст хорошие результаты для гладких труб.

Никурадсе фрикционная модель

Основываясь на экспериментах с песчинками, Никурадсе разработал модель трения, которая лучше всего подходит для поверхностей с подобным типом «шероховатости песка».Соответствующее уравнение для этой модели:

Модель гладкой трубы

Для турбулентных течений в идеально гладких трубах можно использовать следующее уравнение (Кармана-Никурдсе / Прандтля):

Коэффициент теплопередачи для потока в трубе

После того, как все соответствующие величины расхода были рассчитаны, легко окончательно рассчитать коэффициент теплопередачи потока в трубе — или его обратное поверхностное сопротивление Rs, используемое в HTflux. Число Нуссельта в основном содержит всю необходимую информацию.Это должно быть связано только с внутренним диаметром трубы и теплопроводностью жидкости:

Другие полезные данные о расходе в трубопроводе: падение давления, сопротивление трубопровода и коэффициент потери давления

Наряду с показателями теплопередачи HTflux предоставляет вам также полезные данные о конструкции труб. Используя эти цифры, вы можете легко рассчитать падение давления при заданном расходе (или наоборот).

HTflux использует следующие уравнения для этой задачи:

для ламинарных трубных потоков:

Коэффициент сопротивления / гидравлический градиент (R в кг / м ⁷):

Падение давления (ΔP в Па):

Дзета-значение (ζ):

для турбулентных трубопроводных потоков:

Коэффициент сопротивления / гидравлический градиент (R в кг / м ⁷):

Падение давления (Δp в Па):

Дзета-значение (ζ):

(c) HTflux, Даниэль Рюдиссер

Примечание. Вам разрешается и поощряется использование изображений с этой страницы или установка ссылки на эту страницу при условии, что авторство указано на «www.htflux.com ».

Труба — документация pandapipes 0.5.0

Как для гидравлического, так и для температурного режима, основной функцией элемента трубы является для расчета давления и тепловых потерь соответственно.

Гидравлический режим

На следующем изображении показана реализованная модель трубы с соответствующими количествами гидравлического расчеты:

Потери рассчитываются по-разному для несжимаемой и сжимаемой среды.Пожалуйста, также Обратите внимание, что для несжимаемой жидкости скорость вдоль трубы постоянна. Это не чехол для сжимаемых жидкостей.

Фрикционные модели

Для расчета коэффициента трения, зависящего от скорости, используются три модели трения:

Никурадсе
Prandtl-Colebrook
Свами-Джайн

Никурадсе выбран по умолчанию. В этом случае коэффициент трения рассчитывается по формуле:

\ begin {align *} \ lambda & = \ frac {64} {Re} + \ frac {1} {(- 2 \ cdot \ log (\ frac {k} {3.2} \\ \ end {align *}

Обратите внимание, что в литературе Никурадсе известен как модель турбулентных потоков. В pandapipes формула Модель Никурадсе также применяется для ламинарного потока.

Если выбран вариант Прандтля-Колебрука, коэффициент трения вычисляется итеративно в соответствии с

\ begin {align *} \ frac {1} {\ sqrt {\ lambda}} & = -2 \ cdot \ log (\ frac {2.51} {Re \ cdot \ sqrt {\ lambda}} + \ frac {k} {3.71 \ cdot d} ) \\ \ end {align *}

Уравнения для потерь давления из-за трения были взяты из [EH90] и [Cer08].2} \\ \ end {align *}

Режим теплопередачи

На следующем изображении показана реализованная модель трубы с соответствующими величинами теплопередачи. расчеты:

Для теплопередачи элемент трубы учитывает два эффекта:

Потери тепла из-за разницы температур среды трубы и температура окружающей среды рассчитывается
Дополнительный приток или отвод тепла может быть указан пользователем

Тепловые потери описываются

\ begin {align *} Q_ \ text {loss} & = \ alpha \ cdot l \ cdot \ Pi \ cdot d \ cdot (T — T_ \ text {ext}) \\ \ end {align *}

согласно [BS10].Если значение по умолчанию параметра section изменено, разрешение значений температуры может быть увеличено.

Новая программа расчета гидравлических и тепловых стационарных состояний для многофазной трубопроводной сети | IPC

С непрерывным развитием морских нефтегазовых ресурсов программное обеспечение для расчета многофазной проточной трубопроводной сети стало важным инструментом для проектирования и повседневной эксплуатации многофазной проточной трубопроводной сети. Повышенная точность гидравлических и тепловых расчетов — инженерное требование для экономичного и эффективного производства.Поэтому в этой статье для многофазных трубопроводных сетей разработана новая программа. Эта программа содержит общую структуру данных для описания сложного соединения трубопроводной сети. Структура основана на концепции матрицы инцидентности и матрицы смежности в теории графов. В этой программе последовательно используются два процесса, расчет гидравлического равновесия и расчет термодинамического равновесия, чтобы получить установившееся состояние для многофазной сети трубопроводов. Для расчета гидравлического равновесия применение уравнения потока к каждой трубе в сети дает вектор потока в трубе.Нелинейная система уравнений, которая представляет баланс потока в каждом узле, получается путем умножения матрицы инцидентности и вектора потока в трубе. Для решения этих уравнений используется итерационный алгоритм Ньютона-Рафсона, после чего получаются гидравлические параметры трубопроводной сети. Для расчета теплового равновесия, поскольку все температуры узлов источника известны, ключевым шагом является определение порядка решения температуры другого узла. Программа получает порядок путем преобразования матрицы смежности.Формула падения температуры Deng используется для расчета конечной температуры каждой трубы. Когда узел имеет более одного притока, средняя температура, основанная на теплоемкости и массовом расходе, принимается после достижения температуры на выходе каждой трубы. Комбинируя гидравлические и тепловые алгоритмы, составляется полный набор программ решения для стационарного режима многофазной трубопроводной сети. В итоге выполняются два случая для проверки точности программы. В первом случае трубопроводная сеть создается с использованием данных, собранных из сети сбора конденсатного газа в Южно-Китайском море.Результат показывает, что программа хорошо согласуется с фактическими данными. Во втором случае программа применяется в однофазной сети и дает почти такой же результат, рассчитанный PipePhase и PipeSim.

Формула, теория и уравнения для расчета падения давления в трубе

Когда жидкость течет по трубе, возникает падение давления из-за сопротивления потоку. Также может наблюдаться прирост / потеря давления из-за изменения высоты между началом и концом трубы.Этот общий перепад давления в трубе зависит от ряда факторов:

Трение между жидкостью и стенкой трубы
Трение между соседними слоями самой жидкости
Потери на трение при прохождении жидкости через фитинги, изгибы, клапаны или компоненты
Потеря давления из-за изменения высоты жидкости (если труба не горизонтальна)
Прирост давления из-за любого напора жидкости, добавляемого насосом

Расчет падения давления в трубе

Чтобы рассчитать потерю давления в трубе, необходимо вычислить падение давления, обычно в напоре жидкости, для каждого из элементов, вызывающих изменение давления.Однако для расчета потерь на трение, например, в трубе, необходимо вычислить коэффициент трения, который будет использоваться в уравнении Дарси-Вайсбаха, которое определяет общие потери на трение.

Сам коэффициент трения зависит от внутреннего диаметра трубы, внутренней шероховатости трубы и числа Рейнольдса, которое, в свою очередь, рассчитывается на основе вязкости жидкости, плотности жидкости, скорости жидкости и внутреннего диаметра трубы.

Таким образом, для расчета общих потерь на трение необходимо выполнить ряд дополнительных расчетов.Работая в обратном направлении, мы должны знать плотность и вязкость жидкости, диаметр трубы и свойства шероховатости, вычислить число Рейнольдса, использовать его для расчета коэффициента трения с использованием уравнения Колебрука-Уайта и, наконец, ввести коэффициент трения в коэффициент Дарси. Уравнение Вайсбаха для расчета потерь на трение в трубе.

После расчета потерь на трение в трубе нам необходимо учесть возможные потери в фитингах, изменение высоты и любой добавленный напор насоса.Суммирование этих потерь / прибылей даст нам общее падение давления в трубе. В следующих разделах каждый расчет рассматривается по очереди.

Расчет потерь на трение в трубе

Теперь нам нужно рассчитать каждый из элементов, необходимых для определения потерь на трение в трубе. Ссылки в следующем списке предоставляют более подробную информацию о каждом конкретном расчете:

Наше программное обеспечение Pipe Flow автоматически рассчитывает потери на трение в трубах с использованием уравнения Дарси-Вайсбаха, поскольку это наиболее точный метод расчета для несжимаемых жидкостей, и он также признан в отрасли точным для сжимаемого потока при соблюдении определенных условий.

Расчет потерь в трубной арматуре

Потери энергии из-за клапанов, фитингов и изгибов вызваны некоторым локальным нарушением потока. Рассеяние потерянной энергии происходит на конечном, но не обязательно коротком участке трубопровода, однако для гидравлических расчетов принято учитывать всю сумму этих потерь в месте нахождения устройства.

Для трубопроводных систем с относительно длинными трубами часто бывает так, что потери в фитингах будут незначительными по сравнению с общей потерей давления в трубе.Однако некоторые местные потери, например, вызванные частично открытым клапаном, часто бывают очень значительными и никогда не могут быть названы незначительными потерями, и их всегда следует учитывать.

Потери, создаваемые конкретным трубопроводным фитингом, измеряются с использованием реальных экспериментальных данных, а затем анализируются для определения K-фактора (местного коэффициента потерь), который можно использовать для расчета потерь фитинга, поскольку он изменяется в зависимости от скорости проходящей жидкости. через это.

Наши программы для измерения расхода в трубах позволяют легко автоматически включать потери в фитингах и другие локальные потери в расчет падения давления, поскольку они поставляются с предварительно загруженной базой данных фитингов, которая содержит множество отраслевых стандартных коэффициентов K для различных клапанов и фитингов различных размеров. .

Все, что нужно сделать пользователю, — это выбрать соответствующий фитинг или клапан, а затем выбрать «Сохранить», чтобы добавить его к трубе и включить его в расчет потери давления в трубе.

По этой ссылке можно получить дополнительную информацию о коэффициентах K фитинга и уравнении потерь в фитингах.

Расчет потерь компонентов трубы

Часто существует множество различных типов компонентов, которые необходимо смоделировать в системе трубопроводов, например, теплообменник или чиллер.Некоторые компоненты могут вызывать известную фиксированную потерю давления, однако более вероятно, что падение давления будет изменяться в зависимости от скорости потока, проходящего через компонент.

Большинство производителей предоставляют кривую производительности компонентов, которая описывает характеристики потока по сравнению с потерями напора их продукта. Эти данные затем используются для расчета потери давления, вызванной компонентом для указанного расхода, но сама скорость потока также будет зависеть от потери давления после компонента, поэтому очень сложно смоделировать характеристики потери напора компонента без учета использование соответствующего программного обеспечения, такого как Pipe Flow Expert.

Потеря давления из-за изменения высоты

Поток в восходящей трубе

Если начальная отметка трубы ниже конечной отметки, то помимо трения и других потерь будет дополнительная потеря давления, вызванная повышением отметки, которая, измеренная в напоре жидкости, просто эквивалентна повышению отметки.

то есть на более высоком уровне жидкости добавляется меньшее давление из-за уменьшения глубины и веса жидкости выше этой точки.

Поток в падающей трубе

Если начальная отметка трубы выше конечной отметки, то, помимо трения и других потерь, будет дополнительный прирост давления, вызванный понижением отметки, которое, измеренное в напоре жидкости, просто эквивалентно понижению отметки.

то есть при более низкой отметке жидкости добавляется большее давление из-за увеличения глубины и веса жидкости выше этой точки.

Энергетические и гидравлические марки

Высота жидкости в трубе вместе с давлением в трубе в определенной точке и скоростным напором жидкости может быть суммирована для расчета так называемой линии энергетической градации.

График гидравлического уклона может быть рассчитан путем вычитания скоростного напора жидкости из EGL (линия энергетического уклона) или просто путем суммирования только подъема жидкости и давления в трубе в этой точке.

Расчет напора насоса

Внутри трубопроводной системы часто находится насос, который создает дополнительное давление (известное как «напор насоса») для преодоления потерь на трение и других сопротивлений. Производительность насоса обычно предоставляется производителем в виде кривой производительности насоса, которая представляет собой график зависимости расхода от напора, создаваемого насосом для диапазона значений расхода.

Поскольку напор, создаваемый насосом, зависит от расхода, определение рабочей точки на кривой производительности насоса не всегда является легкой задачей. Если вы угадываете скорость потока, а затем рассчитываете добавленный напор насоса, это, в свою очередь, повлияет на разницу давления в трубе, которая сама по себе фактически влияет на скорость потока, которая может возникнуть.

Конечно, если вы используете наше программное обеспечение Pipe Flow Expert, оно найдет для вас точную рабочую точку на кривой насоса, гарантируя, что потоки и давления сбалансированы по всей вашей системе, чтобы дать точное решение для вашей конструкции трубопровода.

Как бы вы ни рассчитали напор насоса, добавленный в трубу, этот дополнительный напор жидкости необходимо добавить обратно к любому перепаду давления, который произошел в трубе.

Расчет общего падения давления в трубе

Следовательно, давление на конце рассматриваемой трубы определяется следующим уравнением (где все значения указаны в м напора жидкости):

P [конец] = P [начало] — Потери на трение — Потери в фитингах — Потери в компонентах + Высота [начало-конец] + Напор насоса

где

P [end] = Давление на конце трубы
P [начало] = Давление в начале трубы
Высота [начало-конец] = (Высота в начале трубы) — (Высота в конце трубы)
Напор = 0, если насос отсутствует

Таким образом, перепад давления или, скорее, перепад давления dP (это может быть прирост) между началом и концом трубы определяется следующим уравнением:

dP = Потери на трение + Потери в фитингах + Потери в компонентах — Высота [начало-конец] — Напор насоса

где

Примечание. DP обычно указывается как положительное значение, относящееся к падению давления.Отрицательное значение указывает на усиление давления.

404 Файл не найден — UCL Discovery

404 Файл не найден

Не удалось найти файл: /id/eprint/10101617/1/wei_manuscript%28yw%29.pdf

Файл, к которому вы пытаетесь получить доступ, может быть связан с этим элементом:

Ван, Y; Ши, К; Чжэн, X; Вы, S; Чжан, Х; Zhu, C; Ли, Л; … Ван, Н; + посмотреть все Ван, Y; Ши, К; Чжэн, X; Вы, S; Чжан, Х; Zhu, C; Ли, Л; Wei, S; Дин, С; Wang, N; — просматривать меньше (2020) Термогидравлический сопряженный анализ ячеистых сетей централизованного теплоснабжения на основе улучшенного метода поиска в ширину. Энергия , 205 , Статья 117950. 10.1016 / j.energy.2020.117950.

Если вы перешли на эту страницу, перейдя по ссылке в репозитории, пожалуйста, свяжитесь с администрацией UCL Discovery. В противном случае убедитесь, что вы правильно ввели URL-адрес, или свяжитесь с человеком или сайтом, которые предоставили вам этот URL-адрес.

Теплогидравлическое моделирование для расчета деформаций подземных газопроводов | Международная конференция по океанической и полярной инженерии

РЕЗЮМЕ

Традиционные инструменты гидравлического моделирования обычно применяют сложные вычисления для точного определения профилей давления в трубопроводе, производительности продукта, влияния химического состава, разделения газовой / жидкой фаз и других подобных величин.Как ни странно, те же самые инструменты используют очень упрощенные допущения и обходные пути для моделирования теплообмена между трубами и грунтом для подземных трубопроводов. Эти упрощения могут привести к неточным прогнозам температуры трубы, что может иметь важные последствия для проектирования подземных трубопроводов с расчетом на деформацию. В данной статье представлена краткая история разработки теплогидравлической модели с тремя конкретными сценариями проектирования арктических трубопроводов, которые решаются с помощью этих инструментов.

ВВЕДЕНИЕ

Моделирование гидравлики трубопровода необходимо для проектирования трубопроводов.Расчетные температуры трубопровода, давления и пропускная способность продукта зависят от многих входных переменных и нескольких физических процессов, включая теплообмен между трубами и почвой, теплопередачу через почву и теплообмен на поверхности земли.

В случае подземных арктических газопроводов, точные значения температуры трубы и почвы также необходимы для некоторых аспектов проектирования с учетом деформации, включая, помимо прочего, оценку требований к деформации от морозного пучения, оценку возможных сценариев снятия деформации труб и избегание трубопроводов. рабочие температуры, превышающие минимальную расчетную температуру металла трубы (MDMT).

После исторического обзора гидравлического моделирования для проектирования трубопроводов обсуждаются аспекты проектирования арктических трубопроводов на основе деформации, которые выигрывают от применения теплогидравлического моделирования.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Точный расчет температуры, давления и расхода в трубопроводе требует разумного представления теплопередачи между трубой и окружающей средой. Для подземных труб это требует расчета теплопередачи в окружающей почве.

Исторически и даже по сей день большинство гидравлических моделей трубопроводов полагаются на аналитические решения в закрытой форме для оценки теплопередачи почвы. Возникновение таких аналитических решений можно проследить еще в 1893 году, когда А.Е. Кеннелли впервые исследовал теплопередачу вокруг подземных электрических кабелей, чтобы определить пределы их допустимой силы тока (токовой нагрузки), которые регулируются максимальной температурой кабеля, достигаемой при пропускании тока.