Главная | Обратная связь

Гидравлические характеристики систем теплоснабжения

Гидравлический режим ТС

 

 

 

 

Водяные системы теплоснабжения представляют собой сложные гидравлические системы, в которых работа отдельных звеньев находится во взаимной зависимости. Для правильного управления и регулирования необходимо знать гидравлические характеристики работающего оборудования – циркуляционных насосов и сети.

В целях opt отпуска теплоты от источника до потребителя необходимо установить гидравлический режим совместной работы сетевых насосов и ТС.

Гидравлический режим системы определяется точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети. На рисунок 5.1 кривая 1 – характеристика насоса; кривая 2 – характеристика тепловой сети; точка A – пересечение этих характеристик, определяет гидравлический режим системы; H – напор, развиваемый насосом, равный потере напора в замкнутой системе; V – объемная подача насоса, равна расходу воды в системе.

 

Рисунок 5.1 Гидравлическая характеристика насоса и тепловой сети.

 

Гидравлической характеристикой насоса называется зависимость напора H или перепада давлений Δp, создаваемого насосом, от объемной подачи насоса V.

 

(5.1)

где – условные напор насоса при расходе V=0;

– условное внутреннее сопротивление насоса, .

При постоянной частоте вращения мощность потребляемая насосом

 

(5.2)

где – подача и мощность насоса при номинальном режиме (при максимальном КПД);

N – мощность насоса при подаче V;

– коэффициент холостого хода;

– мощность насоса при холостом ходе (V=0).

Мощность, Вт потребляемая насосом при номинальном режиме, определяется по формуле

 

(5.3)

где – перепад давлений, развиваемый насосом при номинальном режиме, Па;

– подача насоса, м³/с;

– КПД насосной установки.

 

(5.4)

где – КПД насоса и электродвигателя соответственно.

 

(5.5)

или

 

(5.6)

где – потеря напора, м;

– падение давления, Па;

– расход воды, м³/с;

– сопротивление сети, выраженное через единицы давления .

При изменении частоты вращения рабочего колеса (двигателя) параметры насоса меняются

 

(5.7)

где – подача, напор и мощность при частоте вращения ;

– те же показали при частоте вращение .

 

 

Рисунок 5.2 Гидравлический режим системы при разной частоте

вращения насосов.

 

Сопротивление зависит от геометрических параметров (l, lэ, d) теплосети, от свойств теплоносителя p и не зависит от расходов теплоносителя в теплосети.

Сопротивления сети находим по

 

(5.8)

(5.9)

где .

Данные формулы говорят о том, что сопротивление теплосети один раз вычисленное может быть использовано для всех прочих режимов (в области квадратичного сопротивления).

Часто на станции работают совместно несколько насосов. Для определения режима совместной работы необходимо построить суммарную характеристику. Порядок суммирования характеристик насосов зависит от способа их включения. Если насосы включены параллельно, то суммарная характеристика строится посредством сложения расходов (подач) при одних и тех же напорах. Например (рисунок 5.3), если АВ – характеристика насоса 1, а АС характеристика насоса 2, то суммарной характеристикой этих насосов служит кривая AD равна сумме абсцисс кривых АВ и АС. Например ab+ac=ad

 

 

Рисунок 5.3 Построение суммарной характеристики параллельно

включенных насосов.

 

Суммарная характеристика группы m параллельно включенных насосов, имеющих одинаковые характеристики, описывается уравнением

 

(5.10)

где – напор насосной группы;

– условное внутреннее сопротивление насосной группы

;

– суммарная объемная подача насосной группы.

Построение суммарной характеристики последовательно включенных насосов проводится путем сложения напоров при одних и тех же расходах. Например, если (рисунок 5.4) AB – характеристика насоса 1, а CD – характеристика насоса 2, то суммарная характеристика обоих насосов изобразится кривой KL. Каждая ордината кривой KL равна сумме ординат кривых AB и CD. Например ad+ac=al.

 

Рисунок 5.4 Построение суммарной характеристики последовательно

включенных насосов.

 

Суммарная характеристика группы m последовательно включенных насосов, имеющих одинаковые характеристики, описывается уравнением

 

(5.11)

 

Степень изменения подачи при параллельном включении насосов зависит от вида характеристики сети. Чем более пологий вид имеет характеристика сети, т.е. чем меньше , тем эффективнее параллельное включение насосов. Чем круче характеристика сети, т.е. чем больше , тем меньший эффект дает параллельное включение.

При проектировании насосных установок, состоящих из нескольких параллельно работающих насосов, следует выбирать все насосы с одинаковыми характеристиками, а расчетную подачу каждого из них принимать равной суммарному расходу воды, деленному на число работающих насосов, не считая резервных.

Подача насосов при последовательном включении также зависит от вида характеристики сети. Чем круче характеристика сети, т.е. , тем эффективнее последовательное включение.

Определение суммарной характеристики сети может быть проведено как графическим, так и аналитическим методом. Метод графического сложения характеристик участков сети аналогичен графическому суммированию характеристик насосов. Практически более удобно проводить суммирование характеристик участков сети аналитически. При этом пользуются следующим правилом, вытекающим из квадратичной зависимости между потерей давления и расходом воды: суммарное сопротивление равно арифметической сумме сопротивлений, последовательно включенных участков.

Пусть (рисунок 5.5) сопротивление трех последовательных участков сети.

 

 

Рисунок 5.5 Последовательное соединение участков ТС.

 

Суммарное сопротивление этих участков

 

(5.12)

 

Если участки соединены параллельно, то для суммирования характеристик удобно пользоваться другим гидравлическим показателем – проводимостью, под которой понимается величина, обратная корню квадратному из сопротивления

 

(5.13)

 

Пусть (рисунок 5.6) – проводимости трех параллельно соединенных участков сети.

 

 

Рисунок 5.6 Параллельное соединение участков ТС.

 

Суммарная проводимость этих участков равна их арифметической сумме

 

(5.14)

 

Таким образом, суммирование характеристик участков тепловой сети выполняется по следующему правилу: при последовательном соединении складываются сопротивления, при параллельном – проводимости.

На рисунке 5.7 показана схема ТС с двумя параллельно работающими насосными установками А и Б, подающими воду в район теплоснабжения, условно показанный в виде одного потребителя теплоты П.

 

 

Рисунок 5.7 Построение гидравлической характеристики системы с насосными установками, включенными в разных узлах

а – принципиальная схема; б – приведение характеристики насоса А

к узлу 2-2; в – определение расходов воды и напоров

при параллельной работе насосов.

 

От насоса А вода поступает в район теплоснабжения по участку магистральной ТС С. Для построения суммарной характеристики двух насосных установок, необходимо предварительно привести характеристику насоса А из узла 1-1, где он установлен в узел 2-2, где установлен насос Б. Такое приведение показано на рисунке б и в. На приведенной характеристике насоса А₂ напоры при любом расходе воды равны разности действительных напоров, развиваемых этим насосом, описываемых характеристикой А₁, и потери напора в сети на участке С.

После приведения характеристик насосов А и Б к одному и тому же общему узлу 2-2 они складываются по обычному методу сложения характеристик параллельно работающих насосов, приведенному на рисунок 5.3 на рисунок 5.7, в показаны приведенная характеристика насоса А(А₂), характеристика насоса Б, их суммарная характеристика (А₂+Б) и характеристика системы потребителя П. как видно из рисунка, при работе только одного насоса Б напор в узле 2-2 равен H’_Б , расход воды V’_Б.

При подключении второго насоса А напор в узле 2-2 возрастает до
H > H’_Б, а суммарный расход воды насосной установкой увеличивается до
V > V’_Б. однако непосредственная подача насоса Б уменьшается при этом до
V”_Б < V’_Б.