Гидравлический режим открытых систем

Основная особенность гидравлического режима открытых систем теплоснабжения заключается в том, что при водоразборе расход воды в обратном трубопроводе теп­ловой сети меньше расхода в подающем трубопроводе. Разность расходов воды в подающем и обратном трубопроводах рав­на водоразбору плюс утечки из системы.

На рис. 1.15 показан пьезометрический график открытой системы теплоснабжения, в которой абонентские вводы оснащены ав­томатикой и работают по принципу связан­ного регулирования. В рас­сматриваемой системе пьезометрический график подающей линии тепловой сети со­храняется неизменным при любом водораз­боре, так как расход воды в подающей ли­нии тепловой сети поддерживается посто­янным с помощью регуляторов расхода, ус­тановленных на абонентских вводах.

Положение пьезометрического графика обратной линии тепловой сети зависит от водоразбора. С увеличением водоразбора уменьшается расход воды по обратной ли­нии и пьезометрический график обратной линии становится более пологим. Когда во-доразбор равен расходу воды в подающей линии тепловой сети, расход воды в обрат­ной линии равен нулю, пьезометрический график обратной линии принимает вид го­ризонтальной прямой. При одинаковых диаметрах подающей и обратной линий те­пловой сети и отсутствии водоразбора пье­зометрические графики этих линий распо­лагаются симметрично.

Рис. 1.15. Пьезометрический график открытой системы теплоснабжения

со связанным автомати­ческим регулированием на абонентских вводах

1 — подающая линия; 2 — обратная линия при отсут­ствии водоразбора (V_г = 0); 3 — обратная линия при водоразборе, равном 30 % расхода воды в подающей линии

Часто в открытых системах теплоснаб­жения вместо регулятора расхода устанав­ливаются постоянные сопротивления (ПС) — дросселирующие вставки на подающей и обратной линиях сети перед узлом водораз­бора. В таких сетях изме­нение водоразбора или перераспределение водоразбора между подающей и обратной линиями вызывает изменение расходов во­ды не только в обратной, но и в подающей линии тепловой сети. В этих условиях осу­ществлять центральное регулирование ото­пительной нагрузки можно только в том случае, если степень изменения расхода во­ды через отопительные системы ϕ (1.24) одинакова у всех абонентов.

Теоретические исследования гидравли­ческого режима открытых систем тепло­снабжения, проведенные С.А. Чистовичем [4], показывают, что для выполнения это­го условия начальная регулировка сети при выключенном водоразборе должна прово­диться по принципу так называемой «гори­зонтальной дорожки», т.е. так, чтобы при чисто отопительной нагрузке сети на всех абонентских вводах были одинаковые пол­ные напоры в подающей линии перед элева­торами и одинаковые полные напоры в об­ратной линии после отопительных устано­вок.

Водоразбор из подающей линии должен осуществляться перед элеватором после ПС, а водоразбор из обратной линии — непосредственно после отопительных устано­вок перед ПС. Если при этом в условиях эксплуатации у всех абонентов поддержи­вается одинаковое отношение водоразбора к расчетному расходу воды на отопление, то получается одинаковая степень измене­ния расхода воды ϕ на отопление у всех абонентов. На рис. 1.16, а показана принци­пиальная схема такой тепловой сети, а на рис. 1.16,б — пьезометрический график этой сети при отсутствии водоразбора.

Рис. 1.16. Схема открытой системы теплоснабже­ния с абонентскими вводами, отрегулированными по принципу «горизонтальной дорожки» (а)

и пьезометрический график этой системы (б)

В — воздушный кран; К — водоразборный кран; О — отопительный прибор

При выключенном водоразборе напоры в подающей линии перед элеваторами всех абонентов, присоединенных к тепловой сети, равны Н_п.э, а напоры в обратной линии после всех отопительных установок Н_{о.э .}

Располагаемый напор в элеваторных узлах всех отопительных установок один и тот же

По характеру гидравлического режима рассматриваемая разветвленная тепловая сеть со многими абонентами эквивалентна тепловой сети с одним абонентом, у которо­го расчетные расходы воды на отопление и горячее водоснабжение равны суммар­ным расходам воды на указанные виды теп­лового потребления реальных абонентов, а потеря напора при отсутствии водоразбора составляет: в подающей линии Н_п - Н_пэ, в элеваторном узле ∆Н_Э, в обратной линии Н_о.э – Н_о.

Сопротивление подающей линии (от по­дающего коллектора ТЭЦ до элеваторного

узла) такой эквивалентной сети, м·с² /м⁶_,

(1.29)

Сопротивление элеваторного узла

(1.30)

Сопротивление обратной линии

(1.31)

Суммарное сопротивление сети

(1,32)

где — суммарный расчетный расход во­ды на отопление при полностью выключенном водоразборе, м³/с; H_п, H_пэ, H_0э, H₀ —полные напоры, м.

Рассмотрим, какое влияние оказывает водоразбор на гидравлический режим ото­пительных установок и как следует изме­нять располагаемый напор на ТЭЦ при ка­чественном регулировании отопительной нагрузки.

Потеря напора в сети при водоразборе

(1.33)

а потеря напора в сети при отсутствии водо­разбора

(1.34)

где n — отношение расхода на горячее во­доснабжение к расчетному расходу воды на

отопление, n=V_г/

Разделив (1.33) на (1.34), получим урав­нение, показывающее зависимость расхода воды на отопление от режима водоразбора,

(1.35)

Уравнение (1.35) справедливо только при n

При n меняется на­правление движения воды в обратной линии тепловой сети и уравнение (1.35) неприменимо.

Условию качественного регулирования отопительной нагрузки соответствует V₀ =1.

В этом случае

(1.36)

Определим по (6.36) значение а для не­которых частных случаев. При отсутствии водоразбора (n = 0)

(1.37)

т.е. напор на станции должен быть равен расчетному значению

При водоразборе только из подающей линии ( = 1)

(1.38)

Как видно из (1.38), напор на станции должен увеличиваться с ростом водоразбо­ра п.

При водоразборе только из обратной ли­нии ( = 0)

а² = 1 -n(2-_n)s₀. (1.39)

Уравнение (1.39) справедливо только в пределах изменения водоразбора 0 < п < 1. При изменении п от нуля до единицы значе­ние n(2 - n) непрерывно растет от нуля до единицы, поэтому степень изменения напора на станции должна при этом изменяться от 1 до

Как видно из (1.36), для поддержания постоянного расхода воды через отопитель­ные установки (V₀ = 1) каждому режиму водоразбора, определяемому относитель­ным водоразбором п и характером его рас­пределения между подающей и обратной линиями должна соответствовать опреде­ленная степень изменения располагаемого напора на ТЭЦ . Поскольку является функцией температуры воды в подающей и обратной линиях тепловой сети, то при любом режиме работы открытой систе­мы теплоснабжения можно определить степень изменения напора на ТЭЦ , при ко­торой обеспечивается подача в отопитель­ные установки абонентов расчетного расхо­да воды ( ₀ = 1).

С помощью (1.35) может быть получена формула для расчета коэффициента расхо­да воды на отопление при любом режиме водоразбора:

(1.40)

Проведем анализ уравнения (1.40) для некоторых частных случаев.

При отсутствии водоразбора (n = 0)

(1.41)

В этом случае при а = 1 = 1, т.е. через отопительные системы проходит расчет­ный расход воды.

При водоразборе только из подающей линии ( = 1)

(1.42)

При водоразборе только из обратной ли­нии ( = 0)

(1.43)

Как видно из (1.42) и (1.43), при постоянном напоре на коллекторах ТЭЦ ( =1) увеличение водоразбора из подающей ли­нии приводит к уменьшению расхода воды на отопление ( уменьшается), а увеличе­ние водоразбора из обратной линии приво­дит к увеличению расхода воды на отопле­ние ( увеличивается).

Проведенные исследования показыва­ют, что в широком диапазоне относитель­ных сопротивлений подающей и обратной линий 0 < _п < 0,5 и 0 < ₀ < 0,5 и относи­тельных нагрузок горячего водоснабжения 0 < п < 1, при постоянном напоре на коллекторах станции = 1 расход воды через ото­пительные системы остается практически постоянным (V₀ = 1) при доле водоразбора из подающей линии = 0,4.

При > 0,4 расход воды через отопи­тельные системы, как правило, уменьшает­ся ( < 1), а при < 0,4 — увеличивается ( >1).

Дата добавления: 2015-12-01