Perhitungan hidrolik jaringan panas: konsep, definisi, metode perhitungan dengan contoh, tugas, dan desain

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Dalam perhitungan hidraulik jaringan panas, laju aliran total air panas utama untuk pemanas, AC, ventilasi, dan air panas ditetapkan. Berdasarkan perhitungan seperti itu, parameter yang diperlukan untuk peralatan pompa, penukar panas, dan diameter pipa jaringan utama ditentukan.

Sedikit tentang teori dan masalah

Tugas utama perhitungan hidrolik jaringan panas adalah pemilihan parameter geometrik pipa dan ukuran standar elemen kontrol untuk menyediakan:

• distribusi kualitatif-kuantitatif pendingin ke perangkat pemanas individu;
• keandalan termal-hidraulik dan kelayakan ekonomi dari sistem termal tertutup;
• optimasi biaya investasi dan operasi organisasi pemasok panas.

Perhitungan hidraulik jaringan panas menciptakan prasyarat untuk perangkat pemanas dan air panas untuk mencapai daya yang diperlukan pada perbedaan suhu tertentu. Misalnya, dengan T-chart 150-70 ^oS, itu akan sama dengan 80 ^{oS. Hal ini dicapai dengan menciptakan tekanan air atau tekanan pendingin yang dibutuhkan pada setiap titik pemanasan.}

Prasyarat seperti itu untuk pengoperasian sistem termal diimplementasikan dengan menyiapkan peralatan jaringan secara kompeten sesuai dengan kondisi desain, memasang peralatan berdasarkan hasil perhitungan hidraulik jaringan termal.

Tahapan hidrolika jaringan:

1. Perhitungan pra-peluncuran.
2. Peraturan operasional.

Hidraulik jaringan awal sedang berlangsung:

• melalui perhitungan;
• metode pengukuran.

Di Federasi Rusia, metode perhitungan dominan, ini menentukan semua parameter elemen sistem pasokan panas di satu area pemukiman (rumah, kuartal, kota). Tanpa ini, jaringan akan dideregulasi, dan pendingin tidak akan disuplai ke lantai atas gedung bertingkat. Itulah sebabnya awal pembangunan fasilitas pasokan panas apa pun, bahkan yang terkecil, dimulai dengan perhitungan hidrolik jaringan panas.

Merancang diagram jaringan panas

Sebelum perhitungan hidraulik, skema awal saluran utama dilakukan dengan menunjukkan panjang L dalam meter dan D saluran teknik dalam mm dan perkiraan volume air jaringan untuk bagian desain skema. Rugi-rugi head dalam sistem suplai panas dibagi menjadi linier, yang timbul sehubungan dengangesekan media terhadap dinding pipa, dan kerugian pada bagian yang disebabkan oleh resistensi struktural lokal karena adanya tee, tikungan, kompensator, tikungan dan perangkat lainnya.

Contoh perhitungan perhitungan hidrolik jaringan panas:

1. Pertama, perhitungan yang diperbesar dilakukan untuk menentukan kinerja jaringan maksimum yang dapat sepenuhnya menyediakan layanan pemanas bagi penghuni.
2. Setelah selesai, indikator kualitatif dan kuantitatif dari jaringan utama dan intra-kuartal ditetapkan, termasuk tekanan akhir dan suhu pembawa di simpul masuk konsumen panas, dengan mempertimbangkan kehilangan panas.
3. Lakukan perhitungan uji hidraulik sistem pemanas dan suplai air panas.
4. Mereka menetapkan biaya aktual di bagian skema dan pada input ke fasilitas perumahan, jumlah panas yang diterima oleh pelanggan saat menghitung suhu pendingin di pipa pasokan air sistem pemanas dan tekanan yang tersedia di manifold outlet, alasan untuk rezim hidrotermal, suhu yang diprediksi di dalam tempat tinggal.
5. Tentukan suhu suplai panas outlet yang diinginkan.
6. Atur ukuran maksimum T air panas di outlet ruang ketel atau sumber panas lainnya, yang diperoleh berdasarkan perhitungan hidrolik jaringan panas. Itu harus memastikan standar kebersihan dalam ruangan.

Menerapkan metode normatif

Hidraulik jaringan dilakukan berdasarkan tabel beban panas maksimum per jam dan skema suplai panas untuk kota atau distrik yang menunjukkan sumber, lokasi utama,sistem rekayasa intra-kuartal dan intra-rumah, dengan penunjukan batas-batas kepemilikan neraca pemilik jaringan. Perhitungan hidraulik jaringan pipa jaringan pemanas dari setiap bagian hingga skema di atas dilakukan secara terpisah.

Metode perhitungan ini digunakan tidak hanya untuk jaringan pemanas, tetapi juga untuk semua pipa yang mengangkut media cair, termasuk kondensat gas dan media cair kimia lainnya. Untuk sistem suplai panas pipa, perubahan harus dilakukan dengan memperhitungkan viskositas kinematik dan densitas pembawa. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa karakteristik ini mempengaruhi kehilangan head spesifik dalam pipa, dan kecepatan aliran berhubungan dengan densitas media transit.

Parameter perhitungan hidrolik jaringan pemanas air

Konsumsi panas Q dan jumlah pendingin G untuk plot ditunjukkan dalam tabel indikator maksimum konsumsi panas per jam untuk musim dingin dan musim panas secara terpisah dan sesuai dengan jumlah konsumsi panas untuk kuartal yang termasuk dalam skema.

Contoh perhitungan hidrolik jaringan panas disajikan di bawah ini.

Karena perhitungan bergantung pada banyak indikator, perhitungan dilakukan dengan menggunakan banyak tabel, diagram, grafik, nomogram, nilai akhir konsumsi panas Q untuk sistem pemanas internal diperoleh dengan interpolasi.

Jumlah cairan yang beredar di jaringan pemanas m3/jam, saat menghitung mode hidrolik jaringan pemanas, ditentukan oleh rumus:

G=(D2 /4) x V, Di mana:

• G - konsumsi operator, m3/jam;
• D – diameter pipa, mm;
• V - kecepatan aliran, m/s.

Tekanan linier turun dalam perhitungan hidraulik jaringan panas diambil dari tabel khusus. Selama pemasangan sistem pemanas, puluhan dan ratusan elemen tambahan dipasang di dalamnya: katup, fitting, ventilasi udara, tikungan, dan lainnya, menciptakan ketahanan terhadap media transit.

Alasan penurunan tekanan dalam pipa juga dapat mencakup keadaan internal bahan pipa dan adanya endapan garam di dalamnya. Nilai koefisien yang digunakan dalam perhitungan teknis diberikan dalam tabel.

Metodologi standar dan langkah-langkah proses

Menurut metode perhitungan hidrolik jaringan panas, dilakukan dalam dua tahap:

1. Pembangunan skema jaringan pemanas, di mana bagian diberi nomor, pertama di area jalan raya pusat - jalur jaringan yang lebih panjang dan lebih banyak dalam hal beban dari titik koneksi ke lebih banyak fasilitas konsumsi jarak jauh.
2. Perhitungan head loss setiap bagian pipa, skema. Itu dilakukan dengan menggunakan tabel dan nomogram, yang ditunjukkan oleh persyaratan norma dan standar negara.

Pertama, perhitungan untuk jalan raya utama dilakukan sesuai dengan biaya yang ditetapkan sesuai skema. Pada saat yang sama, data referensi kehilangan tekanan spesifik dalam jaringan digunakan.

Selanjutnya, setelah menghitung diameter pipa, mereka menghitung:

1. Jumlah kompensator sesuai skema.
2. Resistensi pada elemen yang benar-benar terpasangjaringan pemanas.

Head loss dihitung dengan rumus dan nomogram. Kemudian, dengan data ini di seluruh jaringan, rezim hidromekanik masing-masing bagian dihitung dari tempat aliran membelah hingga pengguna akhir.

Perhitungan terkait dengan pilihan diameter pipa cabang. Perbedaannya tidak lebih dari 10%. Tekanan berlebih dalam sistem pemanas dipadamkan di node lift, nozel throttle, atau regulator otomatis di titik eksekutif rumah.

Dengan tekanan yang tersedia dari sistem pemanas utama dan cabang, pertama-tama atur perkiraan resistansi spesifik Rm, Pa/m.

Perhitungan menggunakan tabel, nomogram untuk perhitungan hidrolik jaringan pipa jaringan panas dan literatur referensi lainnya, wajib untuk semua tahap, mudah ditemukan di Internet dan literatur khusus.

Transportasi air panas

Algoritme skema perhitungan dibuat oleh dokumentasi peraturan dan teknis, standar negara bagian dan sanitasi dan dilakukan sesuai dengan prosedur yang ditetapkan.

Artikel ini memberikan contoh perhitungan perhitungan hidrolik sistem pemanas. Prosedur dilakukan dalam urutan berikut:

1. Pada skema pasokan panas kota dan distrik yang disetujui, titik titik perhitungan, sumber panas, penelusuran sistem rekayasa ditandai dengan indikasi semua cabang, objek konsumen yang terhubung.
2. Klarifikasi batasan kepemilikan neraca jaringan konsumen.
3. Tetapkan nomor ke plot sesuai dengan skema, mulai penomorandari sumber ke pengguna akhir.

Sistem penomoran harus secara jelas memisahkan jenis jaringan: intra-kuartal utama, antar-rumah dari sumur termal hingga batas neraca, sementara situs ditetapkan sebagai segmen jaringan, diapit oleh dua cabang.

Diagram menunjukkan semua parameter perhitungan hidraulik jaringan panas utama dari stasiun pemanas sentral:

• Q - GJ/jam;
• G m3/jam;
• D - mm;
• V - m/s;
• L - panjang bagian, m.

Penghitungan diameter diatur oleh rumus.

Jaringan pemanas uap

Jaringan pemanas ini dirancang untuk sistem suplai panas menggunakan pembawa panas berupa uap.

Perbedaan skema ini dari skema sebelumnya disebabkan oleh indikator suhu dan tekanan medium. Secara struktural, jaringan ini lebih pendek, di kota-kota besar, mereka biasanya hanya mencakup yang utama, yaitu dari sumber ke titik pemanas sentral. Mereka tidak digunakan sebagai jaringan intra-distrik dan intra-rumah, kecuali untuk lokasi industri kecil.

Diagram sirkuit dilakukan dengan urutan yang sama seperti dengan pendingin air. Semua parameter jaringan untuk setiap cabang ditunjukkan pada bagian, data diambil dari tabel ringkasan konsumsi panas marjinal per jam, dengan penjumlahan langkah demi langkah indikator konsumsi dari konsumen akhir ke sumber.

Dimensi geometrispipa dipasang berdasarkan hasil perhitungan hidrolik, yang dilakukan sesuai dengan norma dan aturan negara, dan khususnya SNiP. Nilai yang menentukan adalah kehilangan tekanan media kondensat gas dari sumber suplai panas ke konsumen. Dengan kehilangan tekanan yang lebih besar dan jarak yang lebih kecil di antara mereka, kecepatan gerakan akan besar, dan diameter pipa uap harus lebih kecil. Pilihan diameter dilakukan sesuai dengan tabel khusus, berdasarkan parameter cairan pendingin. Setelah itu, data tersebut dimasukkan ke dalam tabel pivot.

Pembawa panas untuk jaringan kondensat

Perhitungan untuk jaringan panas seperti itu berbeda secara signifikan dari yang sebelumnya, karena kondensat secara bersamaan berada di dua keadaan - dalam uap dan dalam air. Rasio ini berubah saat bergerak menuju konsumen, yaitu uap menjadi lebih dan lebih lembab dan akhirnya benar-benar berubah menjadi cairan. Oleh karena itu, perhitungan untuk pipa masing-masing media ini memiliki perbedaan dan sudah diperhitungkan oleh standar lain, khususnya SNiP 2.04.02-84.

Prosedur untuk menghitung pipa kondensat:

1. Tabel mengatur kekasaran ekivalen internal pipa.
2. Indikator kehilangan tekanan pada pipa di bagian jaringan, dari outlet pendingin dari pompa pasokan panas ke konsumen, diterima menurut SNiP 2.04.02-84.
3. Perhitungan jaringan ini tidak memperhitungkan konsumsi panas Q, tetapi hanya konsumsi uap.

Fitur desain dari jenis jaringan ini secara signifikan mempengaruhi kualitas pengukuran, karena jaringan pipa untuk inijenis pendingin terbuat dari baja hitam, bagian jaringan setelah pompa jaringan karena kebocoran udara dengan cepat menimbulkan korosi dari kelebihan oksigen, setelah itu kondensat berkualitas rendah dengan oksida besi terbentuk, yang menyebabkan korosi logam. Oleh karena itu, disarankan untuk memasang pipa baja tahan karat di bagian ini. Meskipun pilihan akhir akan dibuat setelah studi kelayakan jaringan pemanas selesai.

Program desain

Kehilangan energi akibat katup, sambungan dan belokan disebabkan oleh gangguan aliran lokal. Kehilangan energi terjadi di bagian pipa yang terbatas dan tidak harus pendek, namun, untuk perhitungan hidraulik, diasumsikan bahwa seluruh volume kehilangan ini diperhitungkan di lokasi perangkat. Untuk sistem perpipaan dengan pipa yang relatif panjang, sering kali rugi-rugi yang dihasilkan akan diabaikan dalam kaitannya dengan kehilangan tekanan total dalam pipa.

Kerugian tubing diukur menggunakan data eksperimen nyata dan kemudian dianalisis untuk menentukan faktor kehilangan lokal yang dapat digunakan untuk menghitung rugi-rugi pemasangan karena bervariasi dengan laju aliran fluida melalui perangkat ini.

Perangkat Lunak Aliran Pipa memudahkan untuk menentukan rugi-rugi pas dan rugi-rugi lainnya dalam perhitungan tekanan diferensial karena dilengkapi dengan database katup yang berisi banyak faktor standar untuk katup danfitting berbagai ukuran. Pompa sering digunakan di dalam sistem perpipaan untuk menambah tekanan ekstra untuk mengatasi kerugian gesekan dan hambatan lainnya.

Kinerja pompa ditentukan oleh kurva. Head yang dihasilkan oleh pompa bervariasi dengan laju aliran, menemukan titik tugas pada kurva kinerja pompa tidak selalu merupakan tugas yang mudah.

Jika Anda menggunakan program perhitungan hidraulik Pakar Aliran Pipa, cukup mudah untuk menemukan titik operasi yang tepat pada kurva pompa, memastikan bahwa aliran dan tekanan seimbang di seluruh sistem, untuk membuat keputusan desain yang akurat pipa.

Perhitungan online dibuat untuk memilih diameter optimal yang memberikan parameter operasi terbaik, kehilangan head rendah dan kecepatan gerakan media tinggi, yang akan memastikan indikator teknis dan ekonomi yang baik dari jaringan pemanas secara keseluruhan.

Ini meminimalkan upaya dan memberikan akurasi yang lebih tinggi. Ini mencakup semua tabel referensi dan nomogram yang diperlukan. Dengan demikian, kerugian per meter pipa diambil dalam jumlah 81 - 251 Pa / m (8,1 - 25,1 mm kolom air), yang tergantung pada bahan pipa. Kecepatan air dalam sistem tergantung pada diameter pipa yang dipasang dan dipilih dalam kisaran tertentu. Kecepatan air tertinggi untuk jaringan pemanas adalah 1,5 m/s. Perhitungan menunjukkan nilai batas kecepatan air dalam pipa dengan diameter internal:

1. 15.0mm-0.3m/s;
2. 20.0mm-0,65m/s;
3. 25, 0 mm - 0,8 m/s;
4. 32.0mm-1.0m/s.
5. Untuk diameter lain tidak lebih dari 1,5 m/s.
6. Untuk jaringan pipa sistem pemadam kebakaran, kecepatan sedang hingga 5,0 m/s diperbolehkan.

Sistem geoinformasi instrumental

GIS Zulu - program geoinformasi untuk perhitungan hidrolik jaringan panas. Perusahaan mengkhususkan diri dalam studi aplikasi GIS yang memerlukan visualisasi geodata 3D dalam versi vektor dan raster, studi topologi dan hubungannya dengan database semantik. Zulu memungkinkan Anda untuk membuat rencana dan alur kerja yang berbeda, termasuk jaringan panas dan uap menggunakan topologi, dapat bekerja dengan raster dan memperoleh data dari database yang berbeda, seperti BDE atau ADO.

Perhitungan dilakukan dalam integrasi yang erat dengan sistem geoinformasi, mereka dieksekusi dalam versi modul yang diperluas. Jaringan bersifat dasar dan dimasukkan dengan jelas ke dalam GIS dengan mouse atau sesuai dengan koordinat yang diberikan. Setelah itu, skema perhitungan segera dibuat. Setelah itu, parameter sirkuit ditetapkan, dan awal proses dikonfirmasi. Perhitungan diterapkan pada sistem pemanas buntu dan cincin, termasuk unit pemompaan jaringan dan perangkat pelambatan, yang ditenagai dari satu atau lebih sumber. Perhitungan pemanasan dapat dilakukan dengan mempertimbangkan kebocoran dari jaringan distribusi dan kehilangan panas pada pipa pemanas.

Untuk menginstal program khusus pada PC, unduh di Internet melalui torrent "Perhitungan hidrolik jaringan panas 3.5.2".

Struktur langkah-langkah definisi:

1. Definisi pergantian.
2. Memeriksa perhitungan hidromekanis jaringan pemanas.
3. Penghitungan termohidraulik komisioning pipa utama dan intra-quarter.
4. Pemilihan desain peralatan jaringan pemanas.
5. Perhitungan graf piezometrik.

Alat Pengembang Microsoft Excel

Microsoft Excel untuk perhitungan hidraulik dalam jaringan termal adalah alat yang paling mudah diakses oleh pengguna. Editor spreadsheet lengkapnya dapat memecahkan banyak masalah komputasi. Namun, saat melakukan perhitungan sistem termal, persyaratan khusus harus dipenuhi. Ini dapat terdaftar:

• menemukan bagian sebelumnya ke arah medium;
• perhitungan diameter pipa sesuai dengan indikator kondisional ini dan perhitungan terbalik;
• mengatur faktor koreksi untuk ukuran kehilangan head spesifik sesuai dengan data dan kekasaran ekivalen dari material pipa;
• perhitungan kerapatan suatu medium dari suhunya.

Tentu saja, penggunaan Microsoft Excel untuk perhitungan hidrolik di jaringan panas tidak memungkinkan untuk menyederhanakan proses perhitungan, yang pada awalnya menciptakan biaya tenaga kerja yang relatif besar.

Perangkat lunak untuk perhitungan hidromekanis jaringan atau paket GRTS - aplikasi komputer yang melakukan perhitungan hidromekanik jaringan multipipa, termasuk konfigurasi buntu. Platform GRTS berisi fungsionalitas bahasa formula, yang memungkinkanmenetapkan karakteristik perhitungan yang diperlukan dan memilih formula untuk keakuratan penentuannya. Karena penggunaan fungsi ini, kalkulator memiliki kemampuan untuk secara mandiri menemukan teknologi penghitungan dan mengatur kerumitan yang diperlukan.

Ada dua versi aplikasi GRTS: 1.0 dan 1.1. Pada akhirnya, pengguna akan menerima hasil berikut:

• calculation, yang menjelaskan metodologi perhitungan dengan cermat;
• laporan dalam bentuk tabel;
• transfer database komputasi ke Microsoft Excel;
• grafik piezometrik;
• grafik suhu pembawa panas.

Aplikasi GRTS 1.1 dianggap sebagai modifikasi paling modern dan mendukung standar terbaru:

1. Penghitungan diameter pipa berdasarkan tekanan yang diberikan pada titik akhir diagram termal.
2. Platform bantuan ditingkatkan. Tim "?" membuka area bantuan aplikasi di layar monitor.

Perhitungan hidrolik jaringan panas

Contoh perhitungan ditunjukkan di bawah ini.

Parameter dasar minimum yang diperlukan untuk merancang sistem perpipaan meliputi:

1. Karakteristik dan sifat fisik zat cair.
2. Aliran massa (atau volume) yang diperlukan dari media transit yang akan diangkut.
3. Tekanan, suhu di titik awal.
4. Tekanan, suhu, dan ketinggian di titik akhir.
5. Jarak antara dua titik dan panjang ekivalen (kehilangan tekanan) dari katup dan alat kelengkapan yang terpasang.

Parameter dasar ini diperlukan untuk desain sistem perpipaan. Dengan asumsi aliran tunak, ada sejumlah persamaan berdasarkan persamaan energi umum yang dapat digunakan untuk merancang sistem perpipaan.

Variabel yang terkait dengan aliran kondensat cair, uap, atau dua fase mempengaruhi hasil perhitungan. Ini mengarah pada penurunan dan pengembangan persamaan yang berlaku untuk fluida tertentu. Meskipun sistem perpipaan dan desainnya dapat menjadi kompleks, sebagian besar masalah desain yang dihadapi oleh seorang insinyur dapat diselesaikan dengan persamaan aliran Bernoulli standar.

Persamaan dasar yang dikembangkan untuk mewakili aliran fluida stasioner adalah persamaan Bernoulli, yang mengasumsikan bahwa energi mekanik total dilestarikan untuk aliran isotermal yang stabil, tidak dapat dimampatkan, dan tidak kental tanpa perpindahan panas. Kondisi pembatas ini mungkin memang mewakili banyak sistem fisik.

Kerugian head yang terkait dengan katup dan fitting juga dapat dihitung dengan memperhitungkan "panjang" bagian pipa yang setara untuk setiap katup dan fitting. Dengan kata lain, kerugian head yang dihitung yang disebabkan oleh fluida yang melewati katup dinyatakan sebagai panjang pipa tambahan yang ditambahkan ke panjang pipa sebenarnya saat menghitung penurunan tekanan.

Semua panjang ekivalen yang disebabkan oleh katup dan fitting di segmen tersebutpipa akan ditambahkan bersama-sama untuk menghitung penurunan tekanan untuk segmen pipa yang dihitung.

Meringkas, kita dapat mengatakan bahwa tujuan perhitungan hidrolik jaringan panas pada titik akhir adalah distribusi beban panas yang adil antara pelanggan sistem termal. Prinsip sederhana berlaku di sini: setiap radiator - sesuai kebutuhan, yaitu radiator yang lebih besar, yang dirancang untuk memberikan volume pemanasan ruang yang lebih besar, harus menerima aliran pendingin yang lebih besar. Perhitungan jaringan yang dilakukan dengan benar dapat memastikan prinsip ini.