CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DEL SISTEMA
Los sistemas de suministro de calor por agua son sistemas hidráulicos complejos en los que el funcionamiento de las piezas individuales depende mutuamente. Para un control y regulación adecuados, es necesario conocer las características hidráulicas de los equipos operativos: bombas y redes de circulación.
El modo hidráulico del sistema está determinado por el punto de intersección de las características hidráulicas de la bomba y la red.
Figura 1. Características hidráulicas de la bomba y red de calefacción.
En la Fig. 1 curva 1 - características de la bomba; curva 2 - característica de la red de calefacción; punto A: la intersección de estas características determina el modo hidráulico del sistema; N es la presión desarrollada por la bomba, igual a la pérdida de presión en un sistema cerrado; V es el caudal volumétrico de la bomba, igual al caudal de agua en el sistema.
La característica hidráulica de una bomba es la dependencia de la presión H o la caída de presión Δр creada por la bomba del flujo volumétrico de la bomba V. Las características de las bombas generalmente las determinan los fabricantes o pueden construirse a partir de datos de prueba.
A una velocidad de rotación constante del impulsor, la parte de trabajo de las características de una bomba centrífuga se puede describir aproximadamente mediante la ecuación
La potencia, W, consumida por la bomba en el modo nominal está determinada por la fórmula
En modo nominal en promedio 
. Dado que la pérdida de presión en las redes de calefacción, por regla general, obedece a una ley cuadrática, la característica de la red de calefacción es una parábola cuadrática descrita por la ecuación
Como puede verse en (6.5), la resistencia de la red depende de sus dimensiones geométricas, la rugosidad absoluta de la superficie interior de las tuberías, la longitud equivalente de las resistencias locales y la densidad del refrigerante, pero no depende de la caudal de refrigerante. Para un estado de red determinado, sus características se pueden construir utilizando un modo conocido. Para determinar la resistencia s, basta con conocer el caudal de agua para un modo particular y la caída de presión Δр correspondiente a este caudal.
A menudo, en una estación funcionan varias bombas juntas. Para determinar su modo colaboración es necesario construir una característica resumida. El orden de resumen de las características de las bombas depende del método de activación. Si las bombas están conectadas en paralelo, entonces la característica total se construye sumando los costos (flujos) a las mismas presiones.
Arroz. 2. Construcción de las características totales de las bombas.
a - conectado en paralelo, b - conectado en serie
La característica total de un grupo de m bombas conectadas en paralelo que tienen las mismas características se describe mediante la ecuación aproximada
La construcción de las características totales de bombas conectadas en serie se realiza sumando las presiones a los mismos caudales.
La característica total de un grupo de bombas conectadas en serie y que tienen las mismas características se describe mediante la ecuación aproximada
El grado de cambio en el suministro cuando las bombas están conectadas en paralelo depende del tipo de característica de la red. Cuanto más plana sea la característica de la red, más efectiva será la conexión en paralelo de las bombas. Cuanto más pronunciada sea la característica de la red, menos efecto producirá la conexión en paralelo.
Al diseñar instalaciones de bombeo que consten de varias bombas funcionando en paralelo, se deben seleccionar todas las bombas con las mismas características, y el caudal de diseño de cada una de ellas debe tomarse igual al caudal total de agua dividido por el número de bombas en funcionamiento, sin contar las de reserva. unos. El caudal de las bombas conectadas en serie también depende del tipo de característica de la red. Cuanto más pronunciada sea la característica de la red, más efectiva será la conexión secuencial.
MODO HIDRÁULICO DE SISTEMAS CERRADOS
Una de las condiciones importantes para el funcionamiento normal de los sistemas de suministro de calor es garantizar que la red de calefacción frente a los puntos de calefacción locales o grupales (GTP o MTP) tenga presiones disponibles suficientes para suministrar flujos de agua a las instalaciones de los suscriptores correspondientes a su carga térmica.
La tarea de calcular el modo hidráulico de la red es determinar el flujo de agua de la red en los suscriptores y en secciones individuales de la red, así como las presiones (presiones) y las diferencias de presión disponibles (presiones) en los nodos de la red, en el grupo y local. puntos de calefacción (entradas de abonado) en un modo determinado operación de la red.
Los parámetros dados suelen ser el diagrama de la red de calefacción, la resistencia de todas sus secciones, la presión (presión) en los colectores de suministro y retorno de la central térmica o la diferencia de presión disponible (presión) en los colectores de la central térmica. planta y la presión (presión) en el punto neutro de la red. Si hay autorreguladores en las entradas de los abonados, también se conocen los costes del agua de la red de los abonados, ya que estos costes se mantienen con la ayuda de autorreguladores en un nivel determinado. En este caso, utilizando los caudales de agua de la red conocidos de los suscriptores, encuentran los caudales de agua en todas las secciones de la red de calefacción, y luego la pérdida de presión (presión) en todas las secciones de la red y construyen un gráfico piezométrico, a partir de que las presiones (presiones) se determinan en los nodos de la red de calefacción y en las estaciones de abonado.
En ausencia de autorreguladores en GTP o MTP, el consumo de agua de la red por parte de los suscriptores se desconoce de antemano y su determinación es una de las principales tareas al calcular el modo hidráulico de la red de calefacción. Para solucionar este problema, es necesario conocer, además de las resistencias de todos los tramos de la red de calefacción, también las resistencias de todos los MTP y las instalaciones de abonados. Consideremos un método para calcular el consumo de agua de los suscriptores de la red de calefacción en ausencia de autorreguladores en las entradas de los suscriptores.
Rns. 3. Diagrama de la red de calor.
a - imagen de una sola línea; b - imagen de dos líneas
Las secciones de la línea troncal están numeradas en números romanos y las ramas para suscriptores y suscriptores están numeradas en números arábigos.
El consumo total de agua en la red se indicará con la letra V sin índice. El consumo de agua a través del sistema de abonado se indica con la letra V con un índice igual al número de abonado. Por ejemplo, V m es el consumo de agua a través del sistema de abonado.
Flujo de agua relativo a través del sistema de abonado, es decir la relación entre el flujo a través del sistema de abonado y el flujo total de agua en la red, denotada por V con el índice. Por ejemplo, el consumo relativo de agua de un abonado. 
El consumo de agua del abonado 1 se puede encontrar a partir de la ecuación
.
Por eso
Encontremos el caudal de agua a través de la instalación de abonado 2, para lo cual es válida la siguiente ecuación:
De manera similar, encuentre el flujo de agua relativo a través de la instalación del abonado 3:
Si n suscriptores están conectados a la red de calefacción, entonces el flujo de agua relativo a través del sistema de cualquier suscriptor
Con esta fórmula, puede encontrar el flujo de agua a través de cualquier sistema de abonado si se conocen el flujo total de agua y la resistencia de las secciones de la red. De (6.20) se deduce que el flujo de agua relativo a través del sistema de abonado depende únicamente de la resistencia de la red y de las instalaciones del abonado y no depende del flujo de agua absoluto en la red.
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En los sistemas de suministro de calor por agua, el suministro de calor a los consumidores se realiza distribuyendo adecuadamente los costes estimados del agua de la red entre ellos. Para implementar dicha distribución, es necesario desarrollar un modo hidráulico del sistema de suministro de calor.
El objetivo del desarrollo del modo hidráulico del sistema de suministro de calefacción es garantizar presiones óptimas permitidas en todos los elementos del sistema de suministro de calefacción y las presiones disponibles necesarias en los nodos de la red de calefacción, en los puntos de calefacción locales y de grupo, suficientes para abastecer a los consumidores. con los caudales de agua calculados. La presión disponible es la diferencia entre la presión del agua en el suministro y tuberías de retorno.
Para garantizar un funcionamiento confiable del sistema de suministro de calor, se aplican las siguientes condiciones:
Sin exceder las presiones permitidas: en fuentes de suministro de calor y redes de calefacción: 1,6-2,5 mPa - para calentadores de red de vapor-agua del tipo PSV, para calderas de agua caliente de acero, tubos de acero y accesorios; en instalaciones de abonado: 1,0 MPa - para calentadores de agua seccionales; 0,8-1,0 mPa - para convectores de acero; 0,6 mPa - para radiadores de hierro fundido; 0,8 mPa - para calentadores de aire;
Asegurar un exceso de presión en todos los elementos del sistema de suministro de calor para evitar la cavitación de la bomba y proteger el sistema de suministro de calor de fugas de aire. Se supone que el valor mínimo de exceso de presión es 0,05 MPa. Por esta razón, la línea piezométrica de la tubería de retorno en todos los modos debe ubicarse por encima del punto del edificio más alto a al menos 5 m de agua. Arte.;
En todos los puntos del sistema de calefacción se debe mantener una presión que supere la presión del vapor de agua saturado a la temperatura máxima del agua, procurando que el agua no hierva. Como regla general, el peligro de que el agua hierva ocurre con mayor frecuencia en las tuberías de suministro de la red de calefacción. La presión mínima en las tuberías de suministro se toma de acuerdo con la temperatura calculada del agua de suministro, tabla 7.1.
Tabla 7.1
La línea de no ebullición debe trazarse en el gráfico paralela al terreno a una altura correspondiente al exceso de presión a la temperatura máxima del refrigerante.
Es conveniente representar gráficamente el modo hidráulico en forma de gráfico piezométrico. El gráfico piezométrico se traza para dos modos hidráulicos: hidrostático e hidrodinámico.
El objetivo del desarrollo del modo hidrostático es garantizar la presión de agua necesaria en el sistema de calefacción, dentro de límites aceptables. El límite de presión inferior debe garantizar que los sistemas de consumo estén llenos de agua y crear la presión mínima necesaria para proteger el sistema de calefacción de fugas de aire. El modo hidrostático se desarrolla con las bombas de carga en funcionamiento y sin circulación.
El modo hidrodinámico se desarrolla sobre la base de datos de cálculo hidráulico para redes de calefacción y está garantizado por el funcionamiento simultáneo de las bombas de red y de reposición.
El desarrollo de un modo hidráulico se reduce a construir un gráfico piezométrico que cumpla con todos los requisitos del modo hidráulico. Se deben desarrollar modos hidráulicos de redes de calentamiento de agua (gráficos piezométricos) para los períodos de calefacción y no calefacción. El gráfico piezométrico le permite: determinar las presiones en las tuberías de suministro y retorno; presión disponible en cualquier punto de la red de calefacción, teniendo en cuenta el terreno; seleccionar esquemas de conexión de consumidores según la presión disponible y las alturas del edificio; seleccionar reguladores automáticos, boquillas elevadoras, dispositivos de estrangulación para sistemas locales de consumo de calor; seleccionar bombas de red y de reposición.
Construcción de un gráfico piezométrico.(Fig. 7.1) se hace de la siguiente manera:
a) se seleccionan escalas a lo largo de los ejes de abscisas y ordenadas y se trazan el terreno y la altura de los bloques de construcción. Se construyen gráficos piezométricos para redes de calefacción principales y de distribución. Para las redes principales de calefacción se pueden adoptar las siguientes escalas: horizontal M g 1:10000; M vertical en 1:1000; para redes de calefacción de distribución: M g 1:1000, M v 1:500; La marca cero del eje de ordenadas (eje de presión) generalmente se considera la marca del punto más bajo de la tubería de calefacción o la marca de las bombas de la red.
b) el valor de la presión estática se determina para garantizar el llenado de los sistemas de consumo y la creación de un exceso de presión mínimo. Esta es la altura del edificio más alto más una columna de agua de 3 a 5 m.
Después de trazar el terreno y las alturas de los edificios, se determina la altura estática del sistema.
H c t = [N edificio + (3¸5)], m (7,1)
Dónde norte trasero- altura del edificio más alto, m.
La carga estática H st es paralela al eje x y no debe exceder la presión operativa máxima para sistemas locales. La presión máxima de funcionamiento es: para sistemas de calefacción con dispositivos de calefacción de acero y para calentadores de aire: 80 metros; para sistemas de calefacción con radiadores de hierro fundido - 60 metros; para esquemas de conexión independientes con intercambiadores de calor de superficie: 100 metros;
c) Luego se construye el modo dinámico. La presión de succión de las bombas de red H sun se selecciona arbitrariamente, que no debe exceder la presión estática y proporciona la presión de suministro necesaria en la entrada para evitar la cavitación. La reserva de cavitación, dependiendo del tamaño de la bomba, es de 5 a 10 m de columna de agua;
d) desde la línea de presión condicional en la succión de las bombas de la red, las pérdidas de presión en la tubería de retorno DН de retorno de la línea de calefacción principal se depositan sucesivamente ( línea A-B) utilizando los resultados de los cálculos hidráulicos. La cantidad de presión en la línea de retorno debe cumplir con los requisitos especificados anteriormente al construir la línea de presión estática;
e) la presión disponible requerida se reserva en el último abonado DN ab, en función de las condiciones de funcionamiento de las redes de ascensor, calentador, mezclador y calefacción de distribución (línea B-C). Se supone que la presión disponible en el punto de conexión de las redes de distribución es de al menos 40 m;
e) a partir del último nudo de la tubería, las pérdidas de presión se depositan en la tubería de suministro de la línea principal DN bajo ( línea CD). La presión en todos los puntos de la tubería de suministro, según el estado de su resistencia mecánica, no debe exceder los 160 m;
g) las pérdidas de presión se retrasan en la fuente de calor DН it ( línea D-E) y se obtiene la presión a la salida de las bombas de la red. En ausencia de datos, se puede suponer que la pérdida de presión en las comunicaciones de una central térmica es de 25 a 30 m, y para una sala de calderas de distrito de 8 a 16 m.
Se determina la presión de las bombas de red.
La presión de las bombas de carga está determinada por la presión del modo estático.
Como resultado de esta construcción, se obtiene la forma inicial de un gráfico piezométrico, que permite estimar las presiones en todos los puntos del sistema de suministro de calor (Fig. 7.1).
Si no cumplen con los requisitos, cambie la posición y forma del gráfico piezométrico:
a) si la línea de presión de la tubería de retorno cruza la altura del edificio o está a menos de 3¸5 m de él, entonces se debe elevar el gráfico piezométrico para que la presión en la tubería de retorno asegure el llenado del sistema;
b) si la presión máxima en la tubería de retorno excede la presión permitida en los dispositivos de calefacción y no se puede reducir desplazando el gráfico piezométrico hacia abajo, entonces se debe reducir instalando bombas de refuerzo en la tubería de retorno;
c) si la línea de no ebullición cruza la línea de presión en la tubería de suministro, entonces es posible que el agua hierva más allá del punto de intersección. Por lo tanto, la presión del agua en esta parte de la red de calefacción debe aumentarse moviendo el gráfico piezométrico hacia arriba, si es posible, o instalando una bomba de refuerzo en la tubería de suministro;
d) si la presión máxima en el equipo de la planta de tratamiento térmico de la fuente de calor excede el valor permitido, se instalan bombas de refuerzo en la tubería de suministro.
División de la red de calefacción en zonas estáticas. El gráfico piezométrico se desarrolla para dos modos. En primer lugar, en modo estático, cuando no hay circulación de agua en el sistema de calefacción. Se supone que el sistema se llena con agua a una temperatura de 100°C, eliminando así la necesidad de mantener un exceso de presión en los tubos de calor para evitar la ebullición del refrigerante. En segundo lugar, para el modo hidrodinámico, en presencia de circulación de refrigerante en el sistema.
El desarrollo del cronograma comienza con la modalidad estática. La ubicación de la línea de presión estática completa en el gráfico debe garantizar la conexión de todos los suscriptores a la red de calefacción de acuerdo con el esquema dependiente. Para ello, la presión estática no debe exceder lo permitido según la resistencia de las instalaciones de los suscriptores y debe garantizar que los sistemas locales estén llenos de agua. La presencia de una zona estática común para todo el sistema de calefacción simplifica su funcionamiento y aumenta su fiabilidad. Si existe una diferencia significativa en las elevaciones geodésicas de la Tierra, es imposible establecer una zona estática común por las siguientes razones.
La posición más baja del nivel de presión estática se determina a partir de las condiciones de llenar los sistemas locales con agua y garantizar que en los puntos más altos de los sistemas de los edificios más altos ubicados en el área de las marcas geodésicas más altas, un exceso de presión de al menos 0,05 MPa. Esta presión resulta inaceptablemente alta para los edificios ubicados en la parte del área que tiene las elevaciones geodésicas más bajas. En tales condiciones, resulta necesario dividir el sistema de suministro de calor en dos zonas estáticas. Una zona corresponde a una parte del área con marcas geodésicas bajas, la otra, con marcas geodésicas altas.
En la Fig. 7.2 muestra el gráfico piezométrico y diagrama de circuito sistemas de suministro de calor para un área con una diferencia significativa en las marcas geodésicas del nivel del suelo (40 m). La parte del área adyacente a la fuente de suministro de calor no tiene marcas geodésicas, en la parte periférica del área las marcas son de 40 m. La altura de los edificios es de 30 y 45 m. Para poder llenar con agua los sistemas de calefacción de edificios III y IV, ubicado en la marca de 40 m y creando un exceso de presión de 5 m en los puntos superiores de los sistemas, el nivel de presión estática total debe ubicarse en la marca de 75 m (línea 5 2 - S 2). En este caso, la altura estática será igual a 35 m. Sin embargo, una altura de 75 m es inaceptable para los edificios. I Y II, ubicado en la marca cero. Para ellos, la posición más alta permitida del nivel de presión estática total corresponde a 60 m. Por tanto, en las condiciones consideradas, es imposible establecer una zona estática común para todo el sistema de suministro de calor.
Una posible solución es dividir el sistema de suministro de calor en dos zonas con diferentes niveles de altura estática total: la inferior con un nivel de 50 m (línea Calle-Si) y el superior con un nivel de 75m (línea S 2 -S 2). Con esta solución, todos los consumidores pueden conectarse al sistema de suministro de calor según un esquema dependiente, ya que las presiones estáticas en las zonas inferior y superior están dentro de límites aceptables.
Para que cuando se detenga la circulación de agua en el sistema, los niveles de presión estática se establezcan de acuerdo con las dos zonas aceptadas, se coloca un dispositivo separador en el punto de su conexión (Fig. 7.2 6 ). Este dispositivo protege la red de calefacción de hipertensión cuando las bombas de circulación se detienen, cortándolo automáticamente en dos zonas hidráulicamente independientes: superior e inferior.
Cuando se detienen las bombas de circulación, la caída de presión en la tubería de retorno de la zona superior es evitada por el regulador de presión "hacia sí mismo" RDDS (10), que mantiene una presión de ajuste constante RDDS en el punto donde se toma el pulso. Cuando baja la presión, se cierra. La caída de presión en la línea de suministro se evita mediante la instalación de la válvula de retención(11), que también cierra. Así, el RDDS y la válvula de retención cortan la red de calefacción en dos zonas. Para alimentar la zona superior se instala una bomba de alimentación (8), que toma agua de la zona inferior y la suministra a la superior. La presión desarrollada por la bomba es igual a la diferencia entre las cabezas hidrostáticas de las zonas superior e inferior. La zona inferior es alimentada por la bomba de reposición 2 y el regulador de reposición 3.
Figura 7.2. Sistema de calefacción dividido en dos zonas estáticas.
a - gráfico piezométrico;
b - diagrama esquemático del sistema de suministro de calor; S 1 - S 1, - línea de presión estática total de la zona inferior;
S 2 – S 2, - línea de presión estática total de la zona superior;
N p.n1 - presión desarrollada por la bomba de alimentación de la zona inferior; N p.n2 - presión desarrollada por la bomba de reposición de la zona superior; N RDDS - presión a la que están configurados los reguladores RDDS (10) y RD2 (9); ΔН RDDS - presión activada en la válvula reguladora RDDS en modo hidrodinámico; I-IV- suscriptores; 1 tanque de agua de reposición; 2.3 - bomba de reposición y regulador de reposición de zona inferior; 4 - bomba preconmutada; 5 - calentadores principales de agua y vapor; 6- bomba de red; 7 - caldera de agua caliente pico; 8 , 9 - bomba de reposición y regulador de reposición de zona superior; 10 - regulador de presión “hacia usted” RDDS; 11- válvula de retención
El regulador RDDS está ajustado a la presión Nrdds (Fig. 7.2a). El regulador de reposición RD2 está ajustado a la misma presión.
En modo hidrodinámico, el regulador RDDS mantiene la presión al mismo nivel. Al inicio de la red, una bomba de reposición con regulador mantiene la presión de H O1. La diferencia de estas presiones se gasta en superar la resistencia hidráulica en la tubería de retorno entre el dispositivo de separación y la bomba de circulación de la fuente de calor, el resto de la presión se activa en la subestación de estrangulación de la válvula RDDS. En la Fig. 8.9, y esta parte de la presión se muestra mediante el valor ΔН RDDS. La subestación de aceleración en modo hidrodinámico permite mantener la presión en la línea de retorno de la zona superior no por debajo del nivel aceptado de presión estática S 2 - S 2.
Las líneas piezométricas correspondientes al régimen hidrodinámico se muestran en la Fig. 7.2a. La presión más alta en la tubería de retorno en el consumidor IV es 90-40 = 50 m, lo cual es aceptable. La presión en la línea de retorno de la zona inferior también se encuentra dentro de límites aceptables.
En la tubería de suministro, la presión máxima después de la fuente de calor es de 160 m, que no excede lo permitido en función de la resistencia de las tuberías. La presión piezométrica mínima en la tubería de suministro es de 110 m, lo que garantiza que el refrigerante no se desborde, ya que a una temperatura de diseño de 150 ° C la presión mínima permitida es de 40 m.
El gráfico piezométrico desarrollado para modos estático e hidrodinámico brinda la capacidad de conectar a todos los suscriptores según un circuito dependiente.
Otra posible solución al modo hidrostático del sistema de calefacción que se muestra en la Fig. 7.2 es la conexión de algunos suscriptores según un esquema independiente. Puede haber dos opciones aquí. Primera opción- establecer el nivel general de presión estática en 50 m (línea S 1 - S 1) y conectar los edificios ubicados en las marcas geodésicas superiores según un esquema independiente. En este caso, la presión estática en los calentadores de agua de los edificios en la zona superior en el lado del refrigerante de calefacción será 50-40 = 10 m, y en el lado del refrigerante calentado estará determinada por la altura de los edificios. La segunda opción es establecer el nivel general de presión estática en 75 m (línea S 2 - S 2) con la conexión de los edificios de la zona superior según un esquema dependiente, y los edificios de la zona inferior, según un uno independiente. En este caso, la presión estática en los calentadores de agua en el lado del refrigerante de calefacción será igual a 75 m, es decir, menor que el valor permitido (100 m).
Principal 1, 2; 3;
agregar. 4, 7, 8.
La tarea más importante en el diseño y operación de sistemas de suministro de calor es el desarrollo de un modo hidráulico eficaz que garantice un funcionamiento confiable de las redes de calefacción.
Operación confiable significa:
1) asegurar las presiones requeridas frente a los suscriptores ();
2) evitar la ebullición del refrigerante en la línea de suministro;
3) eliminar el vaciado de los sistemas de calefacción de los edificios, lo que implica una posterior ventilación durante el reinicio;
4) eliminación del peligroso exceso de presión entre los consumidores, que provoca la posibilidad de rotura de tuberías y accesorios de calefacción.
Bajo modo hidráulico La red de calor comprende la relación mutua entre las presiones (presiones) y los caudales de refrigerante en varios puntos de la red en un momento dado.
El modo hidráulico de la red de calefacción se estudia mediante la construcción. gráfico de presión (gráfico piezométrico).
El cronograma se elabora después del cálculo hidráulico de las tuberías. Le permite navegar claramente por el modo hidráulico de funcionamiento de las redes de calefacción en diferentes modos de funcionamiento, teniendo en cuenta la influencia del terreno, la altura de los edificios y las pérdidas de presión en las redes de calefacción. Con este gráfico, puede determinar fácilmente la presión y la presión disponible en cualquier punto de la red y del sistema del abonado, y seleccionar la presión adecuada. equipo de bomba estaciones de bombeo y un circuito para el control automático del modo de funcionamiento hidráulico del ITP.
Consideremos un gráfico piezométrico para una red de calefacción ubicada en una zona con terreno tranquilo (Fig. 7.1). El plano con la marca cero está alineado con la marca de ubicación de la planta de tratamiento térmico. Perfil de línea principal 1 -2-3 -III combinado con el plano vertical en el que se dibuja el gráfico piezométrico. En el punto 2 un ramal está conectado a la línea principal 2 -I. Este ramal tiene su perfil en un plano perpendicular a la carretera principal. Para poder visualizar el perfil de la sucursal 2 -I en el gráfico piezométrico, gírelo 90° en sentido antihorario alrededor del punto 2 y es compatible con el plano de perfil de la carretera principal. Después de combinar los planos, el perfil de la rama tomará la posición que muestra la línea en el gráfico. 2 - . De manera similar construimos un perfil para la sucursal. 3 - .
Consideremos el funcionamiento de un sistema de suministro de calor de dos tubos, cuyo diagrama esquemático se muestra en la Fig. 7.1, V. Desde la unidad de tratamiento térmico T, el agua a alta temperatura ingresa al tubo de calor de suministro en el punto P1 con presión total en el colector de suministro de la fuente de suministro de calor 
(aquí está la presión total inicial después de que la red bombea (punto k); - pérdida de presión del agua de la red en la planta de tratamiento térmico). Dado que la elevación geodésica para la instalación de bombas de red es , las presiones totales al inicio de la red son iguales a las presiones piezométricas y corresponden a los excesos de presión en los colectores de la fuente de suministro de calor. Agua caliente a lo largo de la línea de suministro 1-2-3-III y sucursales 2-yo Y 3-II suministrado a sistemas locales de consumo de calor I, II, III. Las presiones totales en la tubería principal y en las ramas se representan mediante gráficos de presión. P1-PIII,P2-PI,P3-PII. El agua enfriada se envía a través de tuberías de retorno a la fuente de suministro de calor. Los gráficos de presiones totales en los tubos de calor de retorno se muestran mediante líneas. OIII-O1, OII- O3, OI-O1.
La diferencia de presión en las líneas de suministro y retorno para cualquier punto de la red se llama presión disponible. Dado que las tuberías de suministro y retorno en cualquier punto tienen la misma elevación geodésica, la presión disponible es igual a la diferencia en las presiones totales o piezométricas:
Las presiones disponibles para los suscriptores son: ;
; 
. La presión total al final de la línea de retorno antes de la bomba de red en el colector de retorno de la fuente de suministro de calor es igual a . Por lo tanto, disponible
Presión en los colectores de la planta de tratamiento térmico.
Bomba de red aumenta la presión del agua proveniente de la línea de retorno y la envía a la planta de tratamiento térmico, donde se calienta a . La bomba desarrolla presión.
Arroz. 7.1. Gráfico piezométrico (A), diagrama de tubería unifilar (b) y diagrama de una red de calefacción de dos tubos. (V)
I-III- suscriptores; 1, 2, 3 - nodos; PAG- línea de suministro; O - línea de retorno; norte- presiones; t-planta de tratamiento térmico; SI- bomba de red; RD- Regulador de presión; D- punto de selección de impulso para RD; Lun- bomba de maquillaje; B - tanque de agua de reposición; DK - válvula de drenaje.
La pérdida de presión en las líneas de suministro y retorno es igual a la diferencia de presión total al principio y al final de la tubería. Para la línea de suministro son iguales. 
, y por el inverso 
.
El régimen hidrodinámico descrito se observa cuando la bomba de red está en funcionamiento. Posición de la línea piezométrica de la tubería de retorno en el punto O1 se mantiene constante como resultado del trabajo bomba de carga PN Y regulador de presión RD. La presión desarrollada por la bomba de reposición en modo hidrodinámico, estrangulado por válvula RD de tal manera que en el punto donde se toma el pulso de presión de la línea de bypass de la bomba de red, se mantenga una presión igual a la presión total desarrollada por la bomba de reposición.
En la Fig. La Figura 7.2 muestra un gráfico de presiones en la línea de reposición y en la línea de derivación, así como un diagrama esquemático del dispositivo de reposición.
Arroz. 7.2. Gráfico de presión en la línea de maquillaje. 1 -2 y en la línea de bypass de la bomba de red. 2 -3(a) y diagrama del dispositivo de maquillaje (b):
norte- presiones piezométricas; - pérdida de presión en los cuerpos de mariposa del regulador de presión RD y en válvulas A y B; MF, MF- bombas de red y de reposición; NS- válvula de drenaje; B- tanque de agua de reposición
Antes de la bomba de reposición, convencionalmente se supone que la presión total es cero. Bomba de carga Lun desarrolla presión. Esta presión estará en la tubería antes del regulador de presión. RD. Pérdida de carga por fricción en zonas. 1
-2
Y 2
-3
descuidados por su pequeñez. En la línea de derivación, el refrigerante se mueve desde el punto 3
al punto 2.
en valvulas A Y EN Se activa toda la presión desarrollada por la bomba de red. El grado de cierre de estas válvulas se ajusta de manera que en la válvula A se generó la presión y la presión total después de ella fue igual 
.
en la válvula EN se activa la presión ,
y 
(Aquí -
presión después RD). El regulador de presión mantiene una presión constante en el punto D entre válvulas A Y EN. Al mismo tiempo, en el punto 2
se mantendrá la presión y en la válvula RD La presión se activará.
Con un aumento en la fuga de refrigerante de la red, la presión en el punto D la válvula comienza a disminuir RD se abre ligeramente, aumenta la reposición de la red de calefacción y se restablece la presión. Al reducir las fugas, la presión en el punto D la válvula comienza a subir RD Cubre. Si con la válvula cerrada RD la presión continuará aumentando, por ejemplo, como resultado de un aumento en el volumen de agua con un aumento en su temperatura, la válvula de drenaje se abrirá NS, manteniendo una presión constante “hasta sí mismo” en el punto D, y libere el exceso de agua por el desagüe. Así funciona el dispositivo de maquillaje en modo hidrodinámico. Cuando las bombas de la red se detienen, la circulación del refrigerante en la red se detiene y la presión en todo el sistema cae a . Regulador de presión RD se abre y la bomba de carga Lun mantiene una presión constante en todo el sistema.
Así, con el segundo modo hidráulico característico - estático- en todos los puntos del sistema de suministro de calor, se establece la presión total desarrollada por la bomba de reposición. En el punto D Tanto en el modo hidrodinámico como en el estático se mantiene una presión constante, este punto se llama neutral.
Debido a la alta presión hidrostática creada por la columna de agua y a la alta temperatura del agua transportada, surgen requisitos estrictos en cuanto al rango de presión permitido tanto en la tubería de suministro como en la de retorno. Estos requisitos imponen restricciones sobre la posible ubicación de líneas piezométricas tanto en modo estático como hidrodinámico.
Para excluir la influencia de los sistemas locales en el régimen de presión en la red, asumiremos que están conectados según un esquema independiente, en el que los modos hidráulicos de la red de calefacción y los sistemas locales son autónomos. En tales condiciones, se imponen los requisitos que se detallan a continuación sobre el régimen de presión en la red.
Al operar una red de calefacción y al desarrollar un gráfico de presiones piezométricas, se deben cumplir las siguientes condiciones (tanto en modo dinámico como estático), que se enumeran en orden de prioridad para verificarlas al construir el gráfico.
1. La presión piezométrica en la tubería de retorno de la red debe ser superior al nivel estático de los sistemas conectados (altura de los edificios norte trasero) por al menos 5 metro(reserva), en caso contrario presión de retorno N.arr. será menor que la presión estática del edificio norte trasero y el nivel del agua en los edificios se establecerá a la altura de la presión del piezómetro inverso, y se producirá un vacío por encima (exposición del sistema), lo que provocará una fuga de aire en el sistema. En el gráfico, esta condición se expresará por el hecho de que la línea del piezómetro inverso debe pasar 5 metro encima del edificio:
N regresar N edificio + 5 metro; N st N edificio + 5 metro.
2. En cualquier punto de la línea de retorno, la presión piezométrica debe ser de al menos 5 metro para que no se produzca vacío y fugas de aire a la red (5 metro- existencias). En el gráfico, esta condición se expresa por el hecho de que la línea de retorno piezométrica y la línea de presión estática en cualquier punto de la red deben recorrer al menos 5 metro sobre el nivel del suelo:
N arr N z + 5 metro; norte st norte z + 5 metro.
3. Presión de aspiración de las bombas de red (presión de alimentación Pero) debe ser al menos 5 metro Para garantizar que las bombas estén llenas de agua y no haya cavitación:
Pero 5 metro.
4. La presión del agua en el sistema de calefacción debe ser inferior al máximo permitido que pueden soportar los dispositivos de calefacción (6 kgf/cm2). En el gráfico, esta condición se expresa por el hecho de que en las entradas a los edificios, las presiones piezométricas en la línea de retorno y el nivel estático de la red no deben ser mayores. norte adicional = 55 metro(con un margen de 5 metro):
N arr - N z 55 metro; N st - N z 55 metro.
5. En la tubería de suministro al ascensor, donde la temperatura del agua es mayor. , se debe mantener una presión que no sea inferior a la presión de ebullición del agua a la temperatura del refrigerante, aceptada con un margen; (esto no es necesario para el nivel estático):
norte=20 metro en y norte=40 metro en .
En el gráfico, esta condición se expresará por el hecho de que la línea de presión en la tubería de suministro debe ser correspondientemente igual a norte por encima del punto más alto de agua sobrecalentada en el sistema de calefacción (para edificios residenciales será el nivel del suelo, y para edificios industriales, el punto más alto de agua sobrecalentada en los talleres):
norte bajo norte s + 5 metro.
6. El nivel estático de los sistemas locales (el nivel de la parte superior de los edificios) no debe crear una presión en los sistemas de otros edificios mayor que el máximo permitido para ellos; de lo contrario, cuando se detengan las bombas de la red, los dispositivos de Estos sistemas serán aplastados debido a la presión del agua de los edificios altos. En el gráfico, esta condición se expresará por el hecho de que los niveles de los edificios altos no deben exceder más de 55 metro niveles del suelo de otros edificios.
7. La presión en cualquier punto del sistema no debe exceder el máximo permitido según las condiciones de resistencia de los equipos, piezas y accesorios. Generalmente toma el máximo presión demasiada P extra=16…22 kgf/cm2. Esto significa que la presión piezométrica en cualquier punto de la tubería de suministro (desde el nivel del suelo) no debe ser inferior a N adicional – 5 metro(con un margen de 5 metro):
N bajo – N s N adicional – 5 metro.
8. La presión disponible (la diferencia de presiones piezométricas en las tuberías de suministro y retorno) en las entradas a los edificios no debe ser menor que la pérdida de presión en el sistema del abonado:
N r = N debajo – N arr N atrás.
Así, el gráfico piezométrico permite garantizar el funcionamiento hidráulico eficaz de la red de calefacción y seleccionar el equipo de bombeo.
Preguntas de control
1. Describa las principales tareas al elegir el régimen de presión de las redes de calentamiento de agua en función de las condiciones de funcionamiento confiable del sistema de suministro de calor.
2. ¿Cuáles son los modos de funcionamiento hidrodinámico y estático de una red de calefacción? Justificar las condiciones para determinar la posición del nivel estático.
3. Presentar la metodología para la construcción de una gráfica piezométrica.
4. Indique los requisitos para determinar la posición en el gráfico piezométrico de las líneas de presión en las líneas de suministro y retorno de la red de calefacción.
5. ¿En base a qué condiciones se trazan en el gráfico piezométrico los niveles de presiones piezométricas máximas y mínimas permitidas para las líneas de suministro y retorno del sistema de suministro de calor?
6. ¿Qué es el punto “neutro” en el gráfico piezométrico y qué dispositivo se utiliza para regular su posición en una central térmica o sala de calderas?
7. ¿Cómo se determina la presión de trabajo de las bombas de red y de reposición?
La tarea del cálculo hidráulico incluye:
Determinación del diámetro de la tubería;
Determinación de la caída de presión (presión);
Determinación de presiones (presiones) en varios puntos de la red;
Vincular todos los puntos de la red en modos estático y dinámico para garantizar las presiones permitidas y requeridas en la red y los sistemas de abonados.
Según los resultados de los cálculos hidráulicos, se pueden resolver los siguientes problemas.
Determinación de los costes de capital, consumo de metal (tuberías) y volumen principal de trabajo en el tendido de una red de calefacción.
Determinación de características de bombas de circulación y reposición.
Determinación de las condiciones de funcionamiento de la red de calefacción y selección de esquemas de conexión de abonados.
Selección de automatización para la red de calefacción y abonados.
Desarrollo de modos de funcionamiento.
Esquemas y configuraciones de redes de calefacción.
El diseño de la red de calefacción está determinado por la ubicación de las fuentes de calor en relación con el área de consumo, la naturaleza de la carga térmica y el tipo de refrigerante.
La longitud específica de las redes de vapor por unidad de carga térmica de diseño es pequeña, ya que los consumidores de vapor, generalmente consumidores industriales, se encuentran a poca distancia de la fuente de calor.
Una tarea más difícil es elegir un esquema de red para calentar agua debido a su gran longitud y gran número de suscriptores. Los vehículos acuáticos son menos duraderos que los vehículos de vapor debido a una mayor corrosión y son más sensibles a los accidentes debido a la alta densidad del agua.
Fig.6.1. Red de comunicación unifilar de una red de calefacción de dos tubos.
Las redes de agua se dividen en redes principales y de distribución. El refrigerante se suministra a través de redes principales desde las fuentes de calor hasta las zonas de consumo. A través de redes de distribución, el agua se suministra a GTP y MTP y a los suscriptores. Los suscriptores rara vez se conectan directamente a las redes troncales. En los puntos de conexión de las redes de distribución a las principales se instalan cámaras de seccionamiento con válvulas. Las válvulas seccionales en las redes principales suelen instalarse cada 2-3 km. Gracias a la instalación de válvulas seccionales se reducen las pérdidas de agua durante accidentes de vehículos. Los vehículos de distribución y principales con un diámetro inferior a 700 mm suelen tener un callejón sin salida. En caso de emergencia, una interrupción del suministro de calor a los edificios de hasta 24 horas es aceptable en la mayor parte del país. Si una interrupción en el suministro de calor es inaceptable, es necesario prever la duplicación o bucle invertido del sistema de calefacción.
Fig.6.2. Red de calefacción anular de tres centrales térmicas Fig.6.3. Red de calor radial
Al suministrar calor a las grandes ciudades desde varias centrales térmicas, es aconsejable prever el enclavamiento mutuo de las centrales térmicas conectando sus redes mediante conexiones entrelazadas. En este caso se obtiene una red de calor anular con varias fuentes de energía. Un esquema de este tipo tiene mayor confiabilidad y garantiza la transmisión de flujos de agua redundantes en caso de accidente en cualquier parte de la red. Cuando los diámetros de las tuberías que se extienden desde la fuente de calor son de 700 mm o menos, generalmente se usa un diagrama de red de calefacción radial con una disminución gradual en el diámetro de la tubería a medida que aumenta la distancia desde la fuente y disminuye la carga conectada. Esta red es la más barata, pero en caso de accidente se corta el suministro de calor a los abonados.
Dependencias de cálculo básico
|
|
La ecuación de Bernoulli describe el movimiento estacionario unidimensional de un fluido en una tubería.
z 1 , z 2 – altura geométrica del eje de la tubería en los tramos 1 y 2; w 1 y w 2 – velocidad del fluido en las secciones 1 y 2; pag 1 y pag 2 – presión del fluido en el eje de la tubería en los tramos 1 y 2; D pag– caída de presión en el segmento 1-2; gramo- aceleración de la gravedad. La ecuación de Bernoulli se puede escribir para presiones dividiendo ambos lados por gramo. |
, DóndeFig.6.1. Diagrama del movimiento de un fluido en una tubería.
La velocidad del fluido en las tuberías es baja, por lo que se puede despreciar la energía cinética del flujo. Expresión h=pag/r gramo se llama altura piezométrica y la suma de la altura Z y la altura piezométrica se llama altura total.
h 0 = z + pag/rgramo = z + h. (6.1)
La caída de presión en una tubería es la suma de las pérdidas de presión lineales y las pérdidas de presión debidas a las resistencias hidráulicas locales.
D pag=D pag l + D pag metro (6.2)
En tuberías D pag l = R yo l, Dónde R l – caída de presión específica, es decir caída de presión por unidad de longitud de tubería, determinada por la fórmula de d'Arcy.
.
(6.3)
Coeficiente resistencia hidráulica l depende del régimen de flujo del fluido y de la rugosidad absoluta equivalente de las paredes de la tubería A oh. Los siguientes valores se pueden tomar en los cálculos. A oh– en líneas de vapor A oh= 0,2 mm; en redes de agua A oh=0,5 mm; en tuberías de condensado y sistemas de suministro de agua caliente A oh= 1 milímetro.
Con flujo laminar de líquido en una tubería ( Re < 2300)
. (6.4)
En la región de transición 2300< Re < 4000
. (6.5)
En 
. (6.6)
Generalmente en redes de calefacción. Re > Re etc., por lo tanto (6.3) se puede reducir a la forma
, Dónde 
.
(6.7)
La pérdida de presión en resistencias locales está determinada por la fórmula
. (6.8)
Valores del coeficiente de resistencia hidráulica local. X se dan en libros de referencia. Al realizar cálculos hidráulicos, es posible tener en cuenta las pérdidas de presión debidas a resistencias locales en una longitud equivalente.
.
Entonces dónde a= yo ecuación / yo– proporción de pérdidas de presión locales.
Procedimiento de cálculo hidráulico.
Normalmente, durante los cálculos hidráulicos, se especifican el caudal de refrigerante y la caída de presión total en el área. Necesitas encontrar el diámetro de la tubería. El cálculo consta de dos etapas: preliminar y verificación.
Pago por adelantado.
Establecido por la fracción de caídas de presión locales. a=0.3...0.6.
Evaluar la pérdida de presión específica.
. Si se desconoce la caída de presión en el área, entonces se establecen por el valor R yo
< 20...30 Па/м.
Calcule el diámetro de la tubería a partir de las condiciones de operación en régimen turbulento Para las redes de calentamiento de agua, la densidad se considera igual a 975 kg/m 3.
De (6.7) encontramos
, (6.9)
Dónde r– densidad media del agua en un área determinada. Según el valor del diámetro encontrado, se selecciona una tubería con el diámetro interno más cercano de acuerdo con GOST. Al elegir una tubería, indique d en Y d, o d norte Y d.
2. Cálculo de verificación.
Para los tramos finales, se debe comprobar el modo de conducción. Si resulta que el modo de movimiento es transitorio, entonces, si es posible, es necesario reducir el diámetro de la tubería. Si esto no es posible, entonces los cálculos deben realizarse utilizando fórmulas de régimen de transición.
1. Se están aclarando los valores R yo ;
2. Se especifican los tipos de resistencias locales y sus longitudes equivalentes. Las válvulas se instalan en la salida y entrada del colector, en los puntos de conexión de las redes de distribución a las principales, ramales al consumidor y en los consumidores. Si la longitud de la rama es inferior a 25 m, se permite instalar la válvula solo en el consumidor. Las válvulas seccionales se instalan cada 1 a 3 km. Además de las válvulas, son posibles otras resistencias locales: giros, cambios de sección transversal, tes, fusiones y bifurcaciones de flujo, etc.
Para determinar el número de compensadores de temperatura, las longitudes de las secciones se dividen por la distancia permitida entre los soportes fijos. El resultado se redondea al número entero más cercano. Si hay giros en la zona, se pueden utilizar para autocompensar las ampliaciones de temperatura. En este caso, el número de compensadores se reduce en el número de vueltas.
Se determina la pérdida de presión en el área. Para sistemas cerrados Dpag uh =2 R yo (yo+ yo oh ).
Para sistemas abiertos, los cálculos preliminares se basan en el caudal equivalente
Durante los cálculos de verificación, las pérdidas de presión lineales específicas se calculan por separado para las tuberías de suministro y retorno para los caudales reales.
,
.
Al final del cálculo hidráulico, se construye un gráfico piezométrico.
Gráfico piezométrico de una red de calefacción.
El gráfico piezométrico muestra a escala el terreno, la altura de los edificios anexos y la presión en la red. Con este gráfico, es fácil determinar la presión y la presión disponible en cualquier punto de la red y los sistemas del abonado.
Se toma como plano horizontal de referencia de presión los niveles 1 - 1. La línea P1 - P4 es un gráfico de las presiones de la línea de suministro. Línea O1 – O4 – gráfico de presión de la línea de retorno. N o1 – presión total en el colector de retorno de la fuente; Nsn – presión de la bomba de red; Nst – presión total de la bomba de reposición o presión estática total en la red de calefacción; Nk – presión total en t.K en la tubería de descarga de la bomba de la red; DHt – pérdida de presión en la planta de tratamiento térmico; Нп1 – presión total en el colector de suministro, Нп1= Нк - DHт. Presión de suministro de agua disponible en el colector de CHP N1=Np1-No1. La presión en cualquier punto de la red i se indica como Нпi, Hoi es la presión total en las tuberías de ida y vuelta. Si la altura geodésica en el punto i es Zi, entonces la presión piezométrica en este punto es Нпi – Zi, Hoi – Zi en las tuberías de ida y vuelta, respectivamente. La presión disponible en el punto i es la diferencia entre las presiones piezométricas en las tuberías de ida y vuelta – Нпi – Hoi. La presión disponible en el vehículo en el punto de conexión del abonado D es H4 = Np4 – Ho4.
Fig.6.2. Esquema (a) y gráfico piezométrico (b) de una red de calefacción de dos tubos.
Hay una pérdida de presión en la línea de suministro en la sección 1 - 4 
. Hay una pérdida de presión en la línea de retorno en las secciones 1 - 4 
. Cuando la bomba principal está funcionando, la presión Hst de la bomba de alimentación está regulada por el regulador de presión al No1. Cuando la bomba de la red se detiene, se establece una presión estática Nst en la red, desarrollada por la bomba de reposición. Al calcular hidráulicamente una tubería de vapor, es posible que no se tenga en cuenta el perfil de la tubería de vapor debido a la baja densidad del vapor. Pérdidas de presión de los abonados, por ejemplo 
Depende del esquema de conexión del suscriptor. Con elevador de mezcla D norte e= 10...15 m, con entrada sin ascensor – D norteb e =2...5 m, en presencia de calentadores de superficie D norte n=5...10 m, con bomba de mezcla D norte ns= 2…4 m.
Requisitos para las condiciones de presión en la red de calefacción:
en ningún punto del sistema la presión no debe exceder el valor máximo permitido. Las tuberías del sistema de suministro de calor están diseñadas para 16 ata, las tuberías de los sistemas locales están diseñadas para una presión de 6-7 ata;
Para evitar fugas de aire en cualquier punto del sistema, la presión debe ser de al menos 1,5 atm. Además, esta condición es necesaria para evitar la cavitación de la bomba;
en cualquier punto del sistema, la presión no debe ser inferior a la presión de saturación a una temperatura determinada para evitar la ebullición del agua;
6.5. Características del cálculo hidráulico de tuberías de vapor.
El diámetro de la línea de vapor se calcula en función de la pérdida de presión permitida o de la velocidad del vapor permitida. La densidad del vapor en el área calculada está preestablecida.
Cálculo basado en la pérdida de presión permitida.
Evaluar 
,
a= 0,3...0,6. Utilizando (6.9), se calcula el diámetro de la tubería.
Están determinados por la velocidad del vapor en la tubería. De la ecuación para el flujo de vapor – GRAMO= wrF Encuentre el diámetro de la tubería.
Según GOST, se selecciona una tubería con el diámetro interno más cercano. Se especifican pérdidas lineales específicas y tipos de resistencias locales, y se calculan longitudes equivalentes. Se determina la presión al final de la tubería. Las pérdidas de calor en el área de diseño se calculan en función de las pérdidas de calor normalizadas.
qsudor= q yo yo, Dónde q yo– pérdida de calor por unidad de longitud a una diferencia de temperatura dada del vapor y ambiente teniendo en cuenta las pérdidas de calor en soportes, válvulas, etc. Si q yo determinado sin tener en cuenta las pérdidas de calor en soportes, válvulas, etc., entonces
qsudor= q yo (tCasarse – toh)(1+ b), Dónde tCasarse- temperatura media del vapor en el sitio, toh– temperatura ambiente, dependiendo del método de instalación. Para instalación sobre el suelo toh = tnorteoh, para instalación subterránea sin canales toh = tgramo(temperatura del suelo a la profundidad de colocación), cuando se coloca en canales pasantes y semipasantes toh=40...50 0 C. Cuando se coloca en canales no transitables toh= 5 0 C. Con base en las pérdidas de calor encontradas, se determina el cambio en la entalpía del vapor en la sección y el valor de la entalpía del vapor al final de la sección.
Diuh= qsudor/ D, iA= inorte - Diuh .
Con base en los valores encontrados de presión y entalpía del vapor al principio y al final de la sección, se determina un nuevo valor de la densidad promedio del vapor. rCasarse = (rnorte + rA)/2 . Si el nuevo valor de densidad difiere del valor especificado anteriormente en más del 3%, entonces el cálculo de verificación se repite con aclaración simultáneamente y Ryo.
Características del cálculo de tuberías de condensado.
Al calcular la tubería de condensado, es necesario tener en cuenta la posible formación de vapor cuando la presión cae por debajo de la presión de saturación (vapor secundario), la condensación de vapor debido a pérdidas de calor y el paso de vapor después de las trampas de vapor. La cantidad de vapor que pasa está determinada por las características de la trampa de vapor. La cantidad de vapor condensado está determinada por la pérdida de calor y el calor de vaporización. La cantidad de vapor secundario está determinada por los parámetros promedio en el área de diseño.
Si el condensado está cerca del estado de saturación, entonces el cálculo debe realizarse como para una tubería de vapor. Al transportar condensado sobreenfriado, el cálculo se realiza de la misma forma que para las redes de agua.
Modo de presión de la red y elección del esquema de entrada del abonado.
La presión estática es la presión que se establece después de que se apagan las bombas de circulación. El nivel de presión estática (presión) debe indicarse en el gráfico piezométrico. El valor de esta presión (presión) se establece en función del límite de presión para dispositivos de calefacción y no debe exceder 6 ati (60 m). En un terreno tranquilo, el nivel de presión estática puede ser el mismo para todos los consumidores. En caso de grandes fluctuaciones del terreno, puede haber dos, pero no más de tres, niveles estáticos.
Fig.6.3. Gráfico de presiones estáticas del sistema de calefacción.
La Figura 6.3 muestra un gráfico de presiones estáticas y un diagrama del sistema de suministro de calor. Las alturas de los edificios A, B y C son iguales e iguales a 35 m. Si trazamos una línea de presión estática a 5 metros por encima del edificio C, entonces los edificios B y A se encontrarán en una zona de presión de 60 y 80 m. son posibles las siguientes soluciones.
Las instalaciones de calefacción en los edificios A están conectadas según un circuito independiente, y en los edificios B y C, según uno dependiente. En este caso, se establece una zona estática común para todos los edificios. Los calentadores de agua estarán bajo una presión de 80 m, lo que es aceptable desde el punto de vista de la resistencia. Línea de presión estática – S - S.
Las instalaciones de calefacción del edificio C están conectadas según un esquema independiente. En este caso, la altura estática total se puede seleccionar según las condiciones de resistencia de las instalaciones de los edificios A y B - 60 m, este nivel se indica con la línea M - M.
Las instalaciones de calefacción de todos los edificios están conectadas según un esquema dependiente, pero la zona de suministro de calor se divide en dos partes: una en el nivel M-M para los edificios A y B, la otra en el nivel S-S para el edificio C. Para ello, se La válvula de retención 7 está instalada en una línea directa entre las líneas de los edificios B y C y la bomba de reposición de la zona superior 8 y el regulador de presión 10 en la línea de retorno. El mantenimiento de la presión estática dada en la zona C se realiza mediante la bomba de alimentación de la zona superior 8 y el regulador de alimentación 9. El mantenimiento de la presión estática dada en la zona inferior se realiza mediante la bomba 2 y el regulador 6.
En el modo de funcionamiento hidrodinámico de la red, los requisitos anteriores también deben cumplirse en cualquier punto de la red a cualquier temperatura del agua.
Fig.6.4. Trazar un gráfico de presiones hidrodinámicas de un sistema de suministro de calor.
Construcción de líneas de presiones piezométricas máximas y mínimas.
Las líneas de presiones permisibles siguen el terreno, porque Se acepta que las tuberías se coloquen de acuerdo con el terreno. La referencia es del eje de la tubería. Si el equipo tiene dimensiones de altura significativas, entonces la presión mínima se cuenta desde el punto superior y la máxima desde abajo.
1.1. Línea Pmax – línea de presiones máximas permitidas en la línea de suministro.
Para calderas de calentamiento de agua pico, la presión máxima permitida se cuenta desde el punto inferior de la caldera (se supone que está al nivel del suelo) y la presión mínima permitida se mide desde el colector superior de la caldera. La presión permitida para calderas de agua caliente de acero es de 2,5 MPa. Teniendo en cuenta las pérdidas, se supone que en la salida de la caldera Hmax = 220 m. La presión máxima permitida en la línea de suministro está limitada por la resistencia de la tubería (рmax = 1,6 MPa). Por tanto, en la entrada de la línea de suministro Hmax = 160 m.
Línea Omax – línea de presiones máximas permitidas en la línea de retorno.
Según las condiciones de resistencia de los calentadores de agua, la presión máxima no debe ser superior a 1,2 MPa. Por tanto, el valor de presión máximo es de 140 m. El valor de presión para instalaciones de calefacción no puede superar los 60 m.
La presión piezométrica mínima permitida está determinada por la temperatura de ebullición, que excede la temperatura de diseño en la salida de la caldera en 30 0 C.
Línea Pmin – línea de la presión mínima permitida en línea recta
La presión mínima permitida en la salida de la caldera se determina a partir de la condición de que no hierva en el punto superior, para una temperatura de 180 0 C. Se establece en 107 m. De la condición de agua que no hierve a una temperatura de 150 0 C, la presión mínima debe ser de 40 m.
1.4. Línea Omin – línea de presión mínima permitida en la línea de retorno. Con base en la condición de inadmisibilidad de fugas de aire y cavitación de bombas, se adoptó una presión mínima de 5 m.
Bajo ninguna circunstancia las líneas de presión reales en las líneas de ida y vuelta pueden exceder los límites de las líneas de presión máxima y mínima.
El gráfico piezométrico brinda una imagen completa de las presiones de funcionamiento en modos estático e hidrodinámico. De acuerdo con esta información, se selecciona uno u otro método para conectar suscriptores.
Fig.6.5. Gráfico piezométrico
Edificio 1. La presión disponible es superior a 15 m, la presión piezométrica es inferior a 60 m La instalación de calefacción se puede conectar en circuito dependiente con la unidad de ascensor.
Edificio 2. En este caso, también puede utilizar un esquema dependiente, pero como Si la presión en la línea de retorno es menor que la altura del edificio en el punto de conexión, es necesario instalar un regulador de presión "aguas arriba". La caída de presión a través del regulador debe ser mayor que la diferencia entre la altura de instalación y la presión piezométrica en la línea de retorno.
Edificio 3. La presión estática en este lugar es superior a 60 m, lo mejor es utilizar un esquema independiente.
Edificio 4. La presión disponible en este lugar es inferior a 10 m, por lo que el ascensor no funcionará. Es necesario instalar una bomba. Su presión debe ser igual a la pérdida de presión en el sistema.
Edificio 5. Es necesario utilizar un esquema independiente: la presión estática en este lugar es de más de 60 m.
6.8. Modo hidráulico de redes de calefacción.
La pérdida de presión en la red es proporcional al cuadrado del caudal.
. Usando la fórmula para calcular la pérdida de presión, encontramos S.
.
Las pérdidas de presión de la red se definen como 
, Dónde 
.
Al determinar la resistencia de toda la red, se aplican las siguientes reglas.
1. Al conectar elementos de red en serie, se suman sus resistencias. S.
S S=S si.
Al conectar elementos de red en paralelo, se suman sus conductividades.
.
.
Una de las tareas del cálculo hidráulico de un vehículo es determinar el caudal de agua para cada abonado y en la red en su conjunto. Generalmente conocido: diagrama de red, resistencia de secciones y suscriptores, presión disponible en el colector de una central térmica o sala de calderas.
Arroz. 6.6. Diagrama de red de calor.
denotemos S I - S V – resistencia de los tramos de la carretera; S 1 – S 5 – resistencias de abonados junto con las ramas; V– caudal total de agua en la red, m 3 /s; Vmetro– flujo de agua a través de la instalación del abonado metro; SI-5 – resistencia de los elementos de la red desde la sección I hasta la rama 5; SI-5 =S yo+ S 1-5, donde S 1-5 – resistencia total de los suscriptores 1-5 con las ramas correspondientes.
Encontramos el flujo de agua a través de la instalación 1 a partir de la ecuación
, de aquí 
.
Para instalación de abonado 2
. diferencia de costo 
encontramos de la ecuación
, Dónde 
. De aquí
.
Para configurar 3 obtenemos
- resistencia de la red de calefacción con todas las ramas desde el abonado 3 hasta el último abonado 5 inclusive; 
,
- resistencia del tramo III de la línea principal.
Para algunos metroº consumidor de norte El flujo relativo de agua se encuentra mediante la fórmula.
. Con esta fórmula, puede encontrar el flujo de agua a través de cualquier instalación de abonado si se conoce el flujo total en la red y la resistencia de las secciones de la red.
El flujo de agua relativo a través de una instalación de abonado depende de la resistencia de la red y de las instalaciones de abonado y no depende del valor absoluto del flujo de agua.
Si está conectado a la red norte suscriptores, entonces la proporción del consumo de agua a través de las instalaciones. d Y metro, Dónde d < metro, depende sólo de la resistencia del sistema, comenzando desde el nodo d hasta el final de la red, y no depende de la resistencia de la red al nodo d.
Si la resistencia cambia en cualquier sección de la red, entonces para todos los suscriptores ubicados entre esta sección y el punto final de la red, el consumo de agua cambiará proporcionalmente. En esta parte de la red, basta con determinar el grado de cambio en el consumo de un solo suscriptor. Cuando cambia la resistencia de cualquier elemento de la red, el caudal tanto en la red como para todos los consumidores cambiará, lo que provoca un desajuste. Los desalineamientos en la red son correspondientes y proporcionales. Con el correspondiente desajuste, coincide el signo del cambio en los costos. Con la desregulación proporcional, el grado de cambio en los caudales coincide.
Arroz. 6.7. Cambio en la presión de la red cuando uno de los consumidores se desconecta
Si el abonado X se desconecta de la red de calefacción, la resistencia total de la red aumentará (conexión en paralelo). El consumo de agua en la red disminuirá, las pérdidas de presión entre la estación y el abonado X disminuirán. Por lo tanto, el gráfico de presión (línea de puntos) será más recto. La presión disponible en el punto X aumentará, por lo que aumentará el flujo en la red desde el abonado X hasta el punto final de la red. Para todos los suscriptores desde el punto X hasta el punto final, el grado de cambio en el caudal será el mismo: desregulación proporcional.
Para los abonados entre la estación y el punto X, el grado de cambio en el consumo será diferente. El grado mínimo de variación del consumo será para el primer abonado directamente en la estación - F=1. Mientras te alejas de la estación F > 1 y en aumento. Si cambia la presión disponible en la estación, entonces el consumo total de agua en la red, así como el consumo de agua de todos los suscriptores, cambiará en proporción a la raíz cuadrada de la presión disponible en la estación.
6.9. Resistencia de la red.
Conductividad total de la red
, de aquí
.
Similarmente
Y
. La resistencia de la red se calcula a partir del suscriptor más distante.
Encendido de subestaciones de bombeo.
Se pueden instalar subestaciones de bombeo en las tuberías de suministro, retorno,
así como en el puente entre ellos. La construcción de subestaciones se debe a terrenos desfavorables, largo alcance de transmisión, necesidad de aumentar la capacidad de transmisión, etc.
A). Instalación de la bomba en las líneas de suministro o retorno.
Fig.6.8. Instalación de la bomba en una línea de flujo o secuencial (operación secuencial)
Al instalar una subestación de bombeo (PS) en las líneas de suministro o retorno, el consumo de agua para los consumidores ubicados entre la estación y el PP disminuye, y para los consumidores después del PP aumenta. En los cálculos, la bomba se tiene en cuenta como cierta resistencia hidráulica. El cálculo del modo hidráulico de la red con OP se realiza mediante el método de aproximaciones sucesivas.
Establecido por un valor negativo de la resistencia hidráulica de la bomba.
(*)
Calcular resistencia en la red, consumo de agua en la red y en los consumidores.
El caudal de agua y la presión de la bomba y su resistencia se especifican con (*).
Fig.6.10. Resumen de características de bombas conectadas en serie y en paralelo.
Cuando las bombas se conectan en paralelo, la característica total se obtiene sumando las abscisas de las características. Cuando las bombas se conectan en serie, la característica total se obtiene sumando las ordenadas de las características. El grado de cambio en el suministro cuando las bombas están conectadas en paralelo depende del tipo de característica de la red. Cuanto menor sea la resistencia de la red, más efectiva será la conexión en paralelo y viceversa.
Fig.6.11. Conexión en paralelo de bombas.
Cuando las bombas se encienden en serie, el suministro total de agua siempre es mayor que el suministro de agua de cada bomba individualmente. Cuanto mayor sea la resistencia de la red, más efectiva será la activación secuencial de las bombas.
b). Instalación de la bomba en el puente entre las líneas de ida y retorno.
Al instalar la bomba en un puente, las condiciones de temperatura antes y después de la bomba de aceite no son las mismas.
Para construir las características totales de dos bombas, las características de la bomba A se transfieren primero al nodo 2, donde está instalada la bomba B (ver Fig. 6.12). En la característica dada de la bomba A2 - 2, las presiones para cualquier caudal son iguales a la diferencia entre la presión real de esta bomba y la pérdida de presión en la red C para el mismo caudal.
. Después de llevar las características de las bombas A y B a la misma unidad común, se suman de acuerdo con la regla para sumar bombas que funcionan en paralelo. Cuando una bomba B está funcionando, la presión en el nodo 2 es igual a 
, consumo de agua 
. Al conectar la segunda bomba A, la presión en el nodo 2 aumenta a 
, y el consumo total de agua aumenta a V>
. Sin embargo, el flujo directo de la bomba B se reduce a 
.
Fig.6.12. Construcción de las características hidráulicas de un sistema con dos bombas en diferentes unidades.
Funcionamiento en red con dos fuentes de alimentación.
Si el vehículo funciona con varias fuentes de calor, en las líneas principales aparecen puntos de encuentro de los flujos de agua de diferentes fuentes. La posición de estos puntos depende de la resistencia del vehículo, la distribución de carga a lo largo de la línea principal y las presiones disponibles en los colectores de la central térmica. Generalmente se especifica el caudal total de agua en dichas redes.
Fig.6.13. Diagrama de un vehículo propulsado por dos fuentes.
El punto de cuenca se ubica de la siguiente manera. Se fijan mediante valores arbitrarios del caudal de agua en tramos de la línea principal según la primera ley de Kirchhoff. Las presiones residuales se determinan basándose en la segunda ley de Kirchhoff. Si, con una distribución de flujo preseleccionada, la cuenca se selecciona en t.K, entonces la segunda ecuación de Kirchhoff se escribirá en la forma
,
.
Según la segunda ley de Kirchhoff, la diferencia de pérdida de presión se determina Dpag. Para que el desajuste de presión sea igual a cero, es necesario introducir una corrección de flujo en el cálculo: el flujo de enlace. Para ello se supone en la ecuación Dpag=0 y en su lugar V introducir V+ dV o V- dV. Obtenemos
. Firmar Dpag igual al signo dV. A continuación se aclara la distribución de flujos en tramos de la red. Para encontrar el punto de cuenca, se verifican dos consumidores adyacentes.
Fig.6.14. Determinar la posición del punto de cuenca
A). El punto de inflexión está entre los consumidores. metro Y metro+1
. En este caso 
. Aquí 
- caída de presión en el consumidor m cuando se alimenta desde la estación A. 
- caída de presión en el consumidor m+1 cuando se alimenta desde la estación B.
Sea el punto divisorio de aguas entre los consumidores 1 y 2. Entonces
;
. Si estas dos caídas de presión son iguales, entonces el punto divisorio está entre los consumidores 1 y 2. Si no, se verifica el siguiente par de consumidores, etc. Si no se encuentra la igualdad de presiones disponibles para ningún par de consumidores, esto significa que el punto de cuenca está ubicado en uno de los consumidores.
b). El punto de cuenca está ubicado en el consumidor. metro, cuál 
,
.
|
|
|
(*)El cálculo se realiza en el siguiente orden.
,
.
Red de anillo.
Una red en anillo puede considerarse como una red con dos fuentes de energía con presiones iguales de las bombas de la red. La posición del punto de cuenca en las líneas de suministro y retorno coincide si las resistencias de las líneas de suministro y retorno son las mismas y no hay bombas de refuerzo. De lo contrario, las posiciones del punto divisorio de aguas en las líneas de suministro y retorno deben determinarse por separado. La instalación de una bomba de refuerzo provoca un desplazamiento del punto de la cuenca solo en la línea en la que está instalada.
Fig.6.15. Gráfico de presión en una red en anillo.
En este caso norteA= norteEN.
Conexión de subestaciones de bombeo en una red con dos fuentes de energía.
Para estabilizar el régimen de presión en presencia de una bomba de refuerzo en una de las estaciones, la presión en el colector de entrada se mantiene constante. Esta estación se llama fija, otras estaciones se llaman libres. Al instalar una bomba de refuerzo, la presión en el colector de entrada de una estación libre cambia en la cantidad 
.
Modo hidráulico de sistemas de calefacción abiertos.
La característica principal del modo hidráulico de los sistemas abiertos de suministro de calor es que, en presencia de entrada de agua, el consumo de agua en la línea de retorno es menor que en la tubería de suministro. En la práctica, esta diferencia equivale a la extracción de agua.
Fig.6.18. Gráfico piezométrico de un sistema abierto.
El gráfico piezométrico de la línea de suministro permanece constante durante cualquier extracción de agua de la línea de retorno, ya que el caudal en la línea de suministro se mantiene constante mediante reguladores de flujo en las entradas del abonado. Con un aumento en la extracción de agua, el caudal en la línea de retorno disminuye y el gráfico piezométrico de la línea de retorno se vuelve más plano. Cuando la extracción de agua es igual al caudal en la línea de suministro, el caudal en la línea de retorno es cero y el gráfico piezométrico de la línea de retorno se vuelve horizontal. Con los mismos diámetros de las líneas de avance y retroceso y sin extracción de agua, las gráficas de presión en las líneas de avance y retroceso son simétricas. En ausencia de suministro de agua para el suministro de agua caliente, el consumo de agua es igual al consumo de calefacción calculado. V o – en tuberías de ida y vuelta. Cuando se extrae agua enteramente de la línea directa, el caudal de agua en la línea de retorno es igual al caudal de calefacción, y en la línea de suministro, la suma de los costes de calefacción y agua caliente. Esto reduce la presión disponible en el sistema de calefacción y el consumo de agua. Voh menos de lo calculado. Cuando se extrae agua únicamente de la línea de retorno, la presión disponible en el sistema de calefacción es mayor que la calculada. La pérdida de presión consiste en la pérdida de presión en la línea de ida, el sistema de calefacción y la línea de retorno.
Cuando no hay carga de ACS
Si hay suministro de agua para suministro de agua caliente.
Dividido por (*). denotemos
;
; 
; 
.
De la ecuación (***) podemos encontrar F.
El grado de cambio en el flujo de agua a través del sistema de calefacción es mayor cuanto menor es la resistencia del sistema.
Cuando se extrae agua caliente sanitaria de la línea de suministro, el flujo a través del sistema de calefacción disminuye. Al analizar desde la línea de retorno, aumenta. En b=0,4 el caudal de agua a través del sistema de calefacción es igual al calculado.
El grado de cambio en el flujo de agua a través del sistema de calefacción.
Un aumento en la extracción de agua para ACS puede llevar a una situación en la que toda el agua después del sistema de calefacción va al grifo de ACS. En este caso, el caudal de agua en la tubería de retorno será cero.
. De (***): 
, dónde 
(****)
Sustituyamos (****) por (***) y encontremos 
.
.
En 
El agua sanitaria comienza a fluir desde la línea de retorno y después del sistema de calefacción. En este caso, la presión en el sistema de calefacción cae y, a un cierto valor de la carga de ACS, el exceso de presión será igual a 0. En este caso, no fluirá agua al sistema de calefacción y el agua fluirá al ACS. de las líneas de suministro y retorno. Este es un modo crítico para el sistema de calefacción: F=0. De (***):
. El signo "-" significa que la dirección del movimiento en la línea de retorno ha cambiado a la opuesta. Desde aquí encontraremos
.
Condición de ecualización de modo - 
. Por apoyar V o a nivel de diseño es recomendable trabajar con presión variable de las bombas de red en la estación.
Contras_7.doc
7. Modo hidráulico de redes de calefacción.
7.1. Características hidráulicas del sistema.
El modo hidráulico del sistema está determinado por el punto de intersección de las características hidráulicas de la bomba y la red (ver Fig. 7.1). Aquí 1 es la característica de la bomba;La pérdida de presión en la red es proporcional al cuadrado del caudal.
. Usando la fórmula para calcular la pérdida de presión, encontramos S.
.
Las pérdidas de presión de la red se definen como 
, Dónde 
. Cuando cambia la temperatura del refrigerante, la resistencia de la red cambia en proporción al cambio de densidad. 
. Cuando cambia la velocidad de rotación de una bomba centrífuga, sus características también cambian (ver Fig. 7.2). Volumen
 Arroz. 7.2. Modo hidráulico del sistema a diferentes velocidades de bomba. | El caudal de la bomba y su presión dependiendo de la velocidad de rotación se determinan como A velocidad
|
. Con resistencia de red 
en el punto A
; . Al cambiar la velocidad de rotación de a 
en V=0 
y en el punto B 
; 
.A menudo, en una estación funcionan varias bombas juntas. Sus características generales dependen del método de inclusión (ver Fig. 7.3). Si las bombas están conectadas en paralelo, entonces la característica total se construye sumando los caudales a presión constante (Fig. 7.3a). Cuando las bombas se encienden en serie, la característica total se obtiene sumando las presiones a los mismos caudales (Fig. 7.3b).
 |  |
Fig.7.3. Construcción de las características totales de las bombas.
a) conexión en paralelo; b) conexión secuencial
En la Fig. 7.3a AB– características de la bomba 1, C.A.– características de la bomba 2 . ANUNCIO– sus características resumidas. Cada abscisa de la curva. ANUNCIO igual a la suma de las abscisas de las curvas AB Y C.A., anuncio=ab ac. Aproximadamente, para un grupo metro bombas conectadas en paralelo 
, Dónde 
– presión de un grupo de bombas; 
– resistencia interna condicional de un grupo de bombas; 
- Consumo total.
En la Fig. 7.3b AB– características de la bomba 1, CD– características de la bomba 2, kl– característica total de las bombas 1 y 2. En este caso al=ab ca. Aproximadamente, para un grupo norte bombas conectadas en serie 
.
Cuanto menor sea la resistencia de la red, más eficaz será la conexión en paralelo de las bombas, es decir, mayor será el caudal. Cuando las bombas se conectan en serie, cuanto mayor sea la resistencia de la red, más efectiva será la conmutación. La Figura 7.4 muestra las características resumidas de dos bombas idénticas conectadas en paralelo.
 Arroz. 7.4. Cambio en el flujo de agua en la red cuando las bombas se encienden en paralelo | Si la característica de la red tiene la forma DE ACUERDO, luego, cuando una bomba funciona, se suministra el caudal  , y cuando dos bombas están funcionando, el caudal  . Si la característica de la red tiene la forma OL, entonces el consumo de agua sigue siendo el mismo cuando se utilizan una y dos bombas. Al conectar bombas en paralelo, se deben seleccionar bombas idénticas y se debe tomar el caudal de cada bomba. |
igual al caudal total dividido por el número de bombas en funcionamiento.
La determinación de las características generales de la red se puede realizar de forma gráfica y analítica. Al determinar la resistencia de toda la red, se aplican las siguientes reglas.
1. Al conectar elementos de red en serie, se suman sus resistencias: S S=S s i .
2. Al conectar elementos de red en paralelo, se suman sus conductividades.
. 
.
 Fig.7.5. Construcción de las características hidráulicas de un sistema con bombas incluidas en varias unidades; a – diagrama esquemático; b – llevar las características de la bomba A al nodo 2-2; c) determinación de caudales y presiones de agua durante el funcionamiento paralelo de bombas | Mostrado en la Fig. 7.3, el método para construir la característica resumida es válido cuando las bombas están ubicadas en una unidad. Si las bombas que funcionan en paralelo están ubicadas en diferentes nodos del sistema, entonces para construir sus características resumidas es necesario reducir las características de las bombas a un nodo común (ver Fig. 7.5). De la bomba A red de agua CON llega al consumidor PAG. Pre-características de la bomba. A desde el nodo 1-1 conduce al nodo 2-2 donde está instalada la bomba B. Sobre las características dadas de la bomba.  , es decir, bomba A en el nodo 2–2, la presión es igual a la presión de esta bomba en el nodo 1–1 (característica  ) menos la pérdida de presión en la red CON. Después de la reducción a un nodo, las características de las bombas se suman como si estuvieran conectadas en paralelo. |
Como se puede ver en la Fig. 7.5v, cuando una bomba está funcionando B la presión en el nodo 2-2 es igual a
y consumo de agua 
. Al conectar la bomba A la presión en el nodo 2-2 aumenta a  Fig.7.6. Funcionamiento paralelo de dos bombas I y II en sistema común PAG |  , y el caudal total aumenta a  . Sin embargo, la entrega directa de la bomba B al mismo tiempo disminuye a  . La Figura 7.6 muestra las características de las bombas I y II, su característica total I II y la característica de la red. PAG. Cuando una bomba I opera en la red P, la presión es igual a  y consumo – . Cuando una bomba II está funcionando, hay presión y flujo.  Y  , respectivamente. Cuando se opera simultáneamente, la presión y el flujo son iguales. h Y V, respectivamente. |
7.2. Modo hidráulico de sistemas cerrados.
Una de las tareas del cálculo hidráulico de una red de calefacción es determinar el caudal de agua para cada abonado y en la red en su conjunto. Por lo general, se conocen el diagrama de red, la resistencia de secciones y suscriptores y la presión disponible en el colector de una central térmica o sala de calderas. Al instalar autorreguladores en las entradas de los suscriptores, generalmente se conoce el consumo de agua de los suscriptores. En este caso, basándose en los costos conocidos de los suscriptores, es posible determinar los costos del agua en todas las secciones de la red y construir un gráfico piezométrico, a partir del cual se pueden encontrar las presiones (presiones) en los puntos nodales. En ausencia de autorreguladores, el consumo de agua de los suscriptores se desconoce de antemano.
S I-5 = S I S 1-5, donde S 1-5 – resistencia total de los suscriptores 1-5 con las ramas correspondientes.
Encontramos el flujo de agua a través de la instalación 1 a partir de la ecuación 
, de aquí
.
Para instalación de abonado 2 
. diferencia de costo 
encontramos de la ecuación 
, Dónde 
. De aquí
.
Para configurar 3 obtenemos
,
Dónde 
– resistencia de la red de calefacción con todas las ramas desde el abonado 3 hasta el último abonado 5 inclusive; 
, 
- resistencia del tramo III de la línea principal.
Para algunos metroº consumidor de norte El flujo relativo de agua se encuentra mediante la fórmula.
. (7.1)
Con esta fórmula, puede encontrar el flujo de agua a través de cualquier instalación de abonado si se conoce el flujo total en la red y la resistencia de las secciones de la red. De (7.1) se sigue:
1. El caudal relativo de agua a través de una instalación de abonado depende de la resistencia de la red y de las instalaciones de abonado y no depende del valor absoluto del caudal de agua.
2. Si está conectado a la red norte suscriptores, entonces la proporción del consumo de agua a través de las instalaciones. d Y metro, Dónde d < metro, depende sólo de la resistencia del sistema, comenzando desde el nodo d hasta el final de la red, y no depende de la resistencia de la red al nodo d.
Si las subestaciones de bombeo operan en la red, entonces la bomba se tiene en cuenta como una resistencia negativa. 
, Dónde 
– presión y caudal de la subestación de bombeo. El consumo total de agua en la red está determinado por la fórmula 
, Dónde norte– presión sobre los colectores de la central térmica, y 
– resistencia total de la red de calefacción.
Si la resistencia cambia en cualquier sección de la red, entonces para todos los suscriptores ubicados entre esta sección y el punto final de la red, el consumo de agua cambiará proporcionalmente. En esta parte de la red, basta con determinar el grado de cambio en el consumo de un solo suscriptor. Cuando cambia la resistencia de cualquier elemento de la red, el caudal tanto en la red como para todos los consumidores cambiará, lo que provoca un desajuste. Los desalineamientos en la red son correspondientes y proporcionales. Con el correspondiente desajuste, coincide el signo del cambio en los costos. Con la desregulación proporcional, el grado de cambio en los caudales coincide.
Si el abonado X se desconecta de la red de calefacción, la resistencia total de la red aumentará (conexión en paralelo). El consumo de agua en la red disminuirá, las pérdidas de presión entre la estación y el abonado X disminuirán. Por lo tanto, la gráfica de presión
 Arroz. 7.8. Cambio en la presión de la red cuando uno de los consumidores se desconecta | (línea de puntos en la Fig. 7.8) irá mejor. La presión disponible en el punto X aumentará, por lo que aumentará el flujo en la red desde el abonado X hasta el punto final de la red. Para todos los suscriptores desde el punto X hasta el punto final, el grado de cambio en el caudal será el mismo: desregulación proporcional.
Dónde |
,
– consumo de agua antes y después de desconectar el abonado X. Para abonados entre la estación y el punto X grado de cambio en el caudal será diferente. El grado mínimo de variación del consumo será para el primer abonado directamente en la estación - f =1. A medida que te alejas de la estación f > 1 y en aumento. Si la estación está disponible
^
7.3. Estabilidad hidráulica
La estabilidad hidráulica de un sistema se refiere a su capacidad para mantener un régimen hidráulico determinado. En sistemas de suministro de calor no automatizados, la influencia del modo de funcionamiento variable puede debilitarse significativamente aumentando la estabilidad hidráulica.
Cuantitativamente, la estabilidad hidráulica se caracteriza por el coeficiente de estabilidad hidráulica.
,
Dónde 
consumo de agua calculado y máximo posible en la instalación del abonado, respectivamente. Aproximadamente, cuando el sistema opera en la región cuadrática
,
Dónde 
– presión disponible en la estación y pérdida de presión en la red de calefacción, respectivamente; 
– presión disponible en la estación. Por tanto, cuanto menor sea la pérdida de presión en la red de calefacción y cuanto mayor sea la pérdida de presión en la entrada del abonado, mayor será la estabilidad hidráulica del sistema de abonado.
La estabilidad del modo hidráulico del sistema depende no solo de su ajuste inicial, sino también del caudal de agua de los grupos individuales de suscriptores. Es aconsejable igualar la carga de calor de los suscriptores utilizando acumuladores de calor, así como limitar los posibles cambios de presión en la red de calefacción dentro de los límites requeridos. Para ello, en uno o varios puntos de la red, se modifica artificialmente la presión según una ley determinada, en función del caudal de agua. Estos puntos se denominan puntos de presión regulados. Si la presión en estos puntos se mantiene constante en los modos estático y dinámico, dichos puntos se denominan neutrales. El punto neutro generalmente se coloca en el puente entre los colectores de la estación.
En la Fig. 7.10, A Se muestra un diagrama del dispositivo de maquillaje. Los reguladores se controlan desde el punto neutro O. El grado de apertura de las válvulas 2 y 3 se ajusta mediante válvulas de diafragma. A medida que aumenta la fuga del sistema, la presión cae y el accionamiento de membrana de la válvula 2 la abre, aumentando el suministro a la red por la bomba 1. A medida que aumenta la presión, la válvula de membrana se cierra y reduce el suministro. Si la válvula 2 está completamente cerrada y la presión aumenta, la válvula de drenaje 3 se abre, drenando parte del agua al tanque.
En la Fig. 7.10, b Se presenta una gráfica piezométrica del sistema. Aquí A B C D Y AKLD– gráficos piezométricos de la red principal de calefacción; AOD– gráfico piezométrico del puente; ACERCA DE– punto neutro en el puente.
^
7.4. Resistencia de la red
Conductividad total de la red
,
.
Similarmente
;
.
La resistencia de la red se calcula a partir del suscriptor más distante.
^
7.5. Modo hidráulico de la red con bombeo y estrangulación.
subestaciones
Las subestaciones de bombeo (PS) se pueden instalar en las tuberías de suministro y retorno, así como en el puente entre ellas. La construcción de subestaciones se debe al terreno desfavorable, el largo alcance de transmisión, la necesidad de aumentar el rendimiento de la línea principal, etc. En la Fig. 7.11 hasta ahora-
De esta forma, es posible aumentar el consumo de agua de los abonados. Las bombas mezcladoras de la subestación operan en paralelo con unidad de bombeo CHP, por lo que encender las bombas NP provoca un aumento de la resistencia hidráulica
Flujo de agua proveniente de la red. Como resultado, se reduce el consumo de agua de la red de calefacción y aumentan las presiones disponibles en los nodos de conmutación NP. Cuanto mayor es la presión de las bombas NP, más agua fluye desde ellas hacia las instalaciones del abonado y menos agua sale de la red de calefacción.
La Figura 7.13 muestra un diagrama de una red de calefacción con una subestación de estrangulamiento y su gráfico piezométrico. Si el área tiene un terreno complejo con una gran diferencia de elevación (40 m en el ejemplo), entonces con un esquema de conexión dependiente es necesario instalar diferentes cabezales hidrostáticos para suscriptores en diferentes elevaciones geodésicas. En modo estático, se repone la fuga de agua de la zona superior.
 Arroz. 7.13. Esquema de una red de calefacción de dos tubos con dos zonas estáticas. (A) y su gráfica piezométrica ( b). 1–contraventana de retorno; 2–bombas en centrales térmicas; 3–regulador de presión “hacia usted”; 4–bomba de alimentación; 5–regulador de maquillaje de zona superior |  Fig.7.14. Esquema de una red de calefacción de dos tubos con OP en la línea de retorno y su gráfico piezométrico; A-esquema; antes de Cristo– gráficos piezométricos para entradas automatizadas y no automatizadas; 1 – válvula antirretorno en NP; 2–puerta de retorno en la línea de retorno; 3–NP; 4–bomba en la central térmica |
bomba de reposición 4 con agua de la zona inferior. En modo dinámico, la válvula 1 está abierta, el regulador 5 mantiene la presión especificada debido a la estrangulación. h al final de la zona superior.
En la Fig. La Figura 7.14 muestra un diagrama de una red de calefacción de dos tubos con un OP en la línea de retorno. NP reduce la presión en la línea de retorno para los suscriptores del grupo II en las secciones finales de la red. Cuando las bombas de la bomba están apagadas, el agua pasa a través de la línea de retorno entre los puntos 5 y 6 a través de la puerta 2, sin pasar por las bombas. Cuando se encienden las bombas 3, surge una diferencia de presión entre los puntos 5 y 6 igual a la diferencia de presión entre las bombas. La puerta 2 se cierra, todo el flujo de agua pasa del punto 5 al 6. Si hay reguladores de flujo en las entradas del abonado, el encendido del NP no provoca un cambio en el flujo de agua en la red de calefacción.
Si no hay reguladores de flujo en las entradas del suscriptor, cuando se enciende el NP, se produce un desajuste. El consumo de agua para los consumidores ubicados entre la estación y la PN disminuye, mientras que para los consumidores ubicados después de la PN aumenta. En los cálculos, la bomba se tiene en cuenta como cierta resistencia hidráulica.
El cálculo del modo hidráulico de una red con OP se realiza mediante el método de aproximaciones sucesivas, ya que se desconoce de antemano la resistencia hidráulica del OP. Preestablecen el flujo de agua a través de la NP, determinan el valor (negativo) de la resistencia hidráulica de la NP, determinan la resistencia total de la red y el flujo de agua en áreas individuales. Si es necesario, ajuste el flujo de agua a través del NP.
^
7.6. Cálculo de la distribución del caudal de agua en redes de calefacción anular.
Red de calefacción Las grandes ciudades suelen estar representadas por sistemas de anillos múltiples. El cálculo de dichas redes se basa en las ecuaciones de Kirchhoff.
Si la red está equipada con reguladores automáticos, el cálculo consiste en determinar el consumo de agua en áreas individuales con resistencias determinadas y el consumo de agua de los suscriptores.
Si la red no está equipada con reguladores automáticos, entonces el cálculo consiste en determinar el caudal de agua en el sistema en su conjunto y distribuirlo en secciones de la red en anillo de acuerdo con una presión determinada en el nodo de suministro de agua a la red en anillo.
Consideremos el cálculo de la distribución del caudal en una red en anillo con reguladores de caudal. En la Fig. La Figura 7.15 muestra un diagrama de una red de calefacción de anillo único. el agua es
Se especifican mediante la distribución de costos entre áreas que satisfacen la primera ley de Kirchhoff, por ejemplo:
Según la segunda ley de Kirchhoff, la discrepancia de la pérdida de presión (presión) en el circuito se determina
Consideraremos que el caudal en un nodo es positivo si entra al nodo y negativo si sale del nodo. La pérdida de presión del flujo se considerará positiva si el flujo se dirige en el sentido de las agujas del reloj en el circuito, y negativa si el flujo se dirige en el sentido contrario a las agujas del reloj.
En este caso 
significa que , o, que es lo mismo, . El gráfico piezométrico correspondiente a este caso se muestra en la Fig. 7.16 con una línea de puntos. La presión disponible en el nodo 3 en un flujo positivo (es decir, moviéndose en el sentido de las agujas del reloj) es menor que en el mismo nodo cuando se mueve en el sentido contrario a las agujas del reloj, es decir, en un flujo negativo – 
. Para que las presiones disponibles 
coincidió, es necesario reducir el flujo de agua en el flujo positivo en la cantidad 
(flujo de enlace), y en un flujo negativo, aumentar en la misma cantidad.
El caudal de enlace está determinado por la ecuación (7.5).
Por lo tanto, despreciando los términos que contienen 
, obtenemos
, (7.7)
Dónde . 
siempre, por lo tanto los signos y 
emparejar. Una vez encontrado, aclaran los costos en las áreas y así sucesivamente hasta lograr la precisión requerida.
Si el vehículo funciona con varias fuentes de calor, aparecen puntos de encuentro de los flujos de agua de las tuberías principales. diferentes fuentes– puntos de cuenca. La posición de estos puntos depende de la resistencia del vehículo, la distribución de carga a lo largo de la línea principal y las presiones disponibles en los colectores de la central térmica. Generalmente se especifica el caudal total de agua en dichas redes.
En la Fig. La Figura 7.17 muestra un diagrama y gráfico piezométrico de un vehículo propulsado desde dos estaciones. El punto de cuenca se ubica de la siguiente manera.
 Arroz. 7.17. Esquema (A) y gráfico piezométrico (b) vehículo de dos tubos propulsado por dos estaciones; línea de puntos - con distribución preliminar del flujo; línea continua – después de tener en cuenta el flujo de encuadernación | Están determinados por los caudales de agua en los tramos de la red según la primera ley de Kirchhoff. Tomemos el caudal de la estación. ^A positivo, y desde la estación EN- negativo. Deja que el punto de la cuenca sea el punto. A. Entonces, en un flujo positivo, la caída de presión disponible en el punto K es y en un flujo negativo |
Según la segunda ley de Kirchhoff, la discrepancia de la caída de presión se determina
en el punto A. Dónde 
. El caudal de enlace está determinado por (7.7). A continuación se aclara la distribución de flujos en tramos de la red.
El TS del anillo principal puede considerarse como un TS alimentado por dos fuentes con las mismas presiones disponibles en los colectores. El diagrama de dicha red se muestra en la Fig. 7.18.Dirección del suministro de calor en el sentido de las agujas del reloj
 Arroz. 7.18. Diagrama de una red en anillo de dos tubos y su gráfico piezométrico; A- diagrama de Red; b– diagrama detallado; V– gráfico piezométrico; S acerca de = S PAG; S acerca de<S PAG; | contaremos la flecha del coleccionista A, y en sentido antihorario - desde el colector EN.  y h=0. El método para calcular dicho vehículo es el mismo que para una red alimentada por dos fuentes de energía. Si las resistencias de las líneas de suministro y retorno no son las mismas, entonces la posición de los puntos divisorios en ellas puede ser diferente. En todos los casos el cálculo se realiza según la primera y segunda ley de Kirchhoff. Al instalar bombas en cualquier sección de la línea principal, sus presiones se suman a la presión en la estación en la dirección del movimiento del refrigerante. Punto de agua |
La sección se desplaza en la misma dirección.
^
7.7. Modo hidráulico de sistemas de calefacción abiertos.
La característica principal del modo hidráulico de los sistemas abiertos de suministro de calor es que, en presencia de entrada de agua, el consumo de agua en la línea de retorno es menor que en la tubería de suministro. En la práctica, esta diferencia equivale a la extracción de agua. El gráfico piezométrico de la línea de suministro permanece constante durante cualquier extracción de agua de la línea de retorno, ya que el caudal en la línea de suministro se mantiene constante mediante reguladores de flujo en las entradas del abonado. Con un aumento en la extracción de agua, el caudal en la línea de retorno disminuye y el gráfico piezométrico de la línea de retorno se vuelve más plano. Cuando la extracción de agua es igual al caudal en la línea de suministro, el caudal en la línea de retorno es cero y el gráfico piezométrico de la línea de retorno se vuelve horizontal. Con los mismos diámetros de las líneas de avance y retroceso y sin extracción de agua, las gráficas de presión en las líneas de avance y retroceso son simétricas. En ausencia de suministro de agua para el suministro de agua caliente, el consumo de agua es igual al consumo de calefacción calculado. V oh– en tuberías de ida y vuelta. Cuando se extrae agua enteramente de la línea directa, el caudal de agua en la línea de retorno es igual al caudal de calefacción, y en la línea de suministro, la suma de los costes de calefacción y agua caliente. Esto reduce la presión disponible en el sistema de calefacción y el caudal.
 Fig.7.19. Gráfico piezométrico de un sistema abierto. |
agua V o menor que el calculado. Cuando se extrae agua únicamente de la línea de retorno, la presión disponible en el sistema de calefacción es mayor que la calculada. La pérdida de presión consiste en la pérdida de presión en la línea de ida, el sistema de calefacción y la línea de retorno.
Cuando no hay carga de ACS
Si hay suministro de agua para suministro de agua caliente.
Divida (7.10) por (7.9). denotemos
; 
; 
; 
.
De la ecuación (7.11) podemos encontrar 
.
1. Cuando se extrae agua caliente sanitaria de la línea de suministro, el flujo a través del sistema de calefacción disminuye. Al analizar desde la línea de retorno, aumenta. En 
=0,4 el caudal de agua a través del sistema de calefacción es igual al calculado.
2. El grado de cambio en el flujo de agua a través del sistema de calefacción.
El grado de cambio en el flujo de agua a través del sistema de calefacción es mayor cuanto menor es la resistencia del sistema. Un aumento en la extracción de agua para ACS puede llevar a una situación en la que toda el agua después del sistema de calefacción va al grifo de ACS. En este caso, el caudal de agua en la tubería de retorno será cero.
Fig.6.22. La influencia del grado de flujo de agua en el sistema de calefacción sobre el caudal en la tubería de retorno.
En 
de (7.11) encontramos 
, dónde
(7.12)
Sustituyendo (7.12) en (7.11), encontramos 
.
.
En 
El agua sanitaria comienza a fluir desde la línea de retorno y después del sistema de calefacción. En este caso, la presión en el sistema de calefacción cae y, a un cierto valor de la carga de ACS, el exceso de presión será igual a 0. En este caso, no fluirá agua al sistema de calefacción y el agua fluirá al ACS. de las líneas de suministro y retorno. Este es un modo crítico para el sistema de calefacción: f=0. Desde (7.11) 
. El signo "-" significa que la dirección del movimiento en la línea de retorno ha cambiado a la opuesta. Desde aquí encontraremos
.
Condición de ecualización de modo – 
. Por apoyar V o A nivel de diseño, es recomendable trabajar con presión variable de las bombas de red en la estación.
