Расчет гидравлических потерь по СП 42-101-2003, Exel

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

Экономия теплового комфорта в доме обеспечивается расчетом сантехники, ее качественным монтажом и правильной эксплуатацией. Основными компонентами системы отопления являются источник тепла (котел), трубопровод отопления (трубы) и теплопередающие устройства (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо поддерживать исходные параметры системы при любой нагрузке, вне зависимости от времени года.

Перед началом гидравлических расчетов выполните:

  • Сбор и обработка информации об объекте в целях:
    • определение количества необходимого тепла;
    • подбор схемы отопления.
  • Тепловой расчет системы отопления с обоснованием:
    • объемы тепловой энергии;
    • грузы;
    • потери тепла.

Если водяное отопление признано лучшим вариантом, выполняется расчет сантехники.

Для расчета гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если следующие формулы кажутся трудными для понимания, вы можете выбрать варианты, которые мы предлагаем в каждой из программ.

Расчеты проводились в Excel. Окончательный результат виден в конце инструкции.

Определение количества газорегуляторных пунктов ГРП

Пункты контроля газа предназначены для снижения давления газа и поддержания его на определенном уровне независимо от расхода.

При известном расчетном расходе газообразного топлива городской округ определяет количество ГРП, исходя из оптимальной производительности ГРП (V = 1500-2000 м3 / ч) по формуле:

п =, (27)

где n – количество трещин ГРП, шт.;

Vр – расчетный расход газа по району города, м3 / час;

Vopt – оптимальная производительность гидроразрыва пласта, м3 / час;

n = 586,751 / 1950 = 3,008 шт.

После определения количества трещин ГРП их расположение намечают на генеральном плане городского округа, устанавливая их в центре газифицированного участка на территории кварталов.

Обзор программ

Для удобства расчета используются любительские и профессиональные программы расчета сантехники.

Самый популярный – Excel.

вы можете использовать онлайн-расчет в Excel Online, CombiMix 1.0 или онлайн-калькулятор гидравлических расчетов. Стационарная программа подбирается с учетом требований проекта.

Основная сложность работы с такими программами – незнание основ гидравлики. В некоторых из них не предусмотрена расшифровка формул, не учитываются характеристики разветвления труб и расчет сопротивлений в сложных схемах.

  • HERZ CO 3.5 – рассчитывает метод линейной потери давления.
  • DanfossCO и OvertopCO – могут считать системы естественной циркуляции.
  • «Поток» (Potok) – позволяет применить метод расчета с переменной (скользящей) разницей температур между стояками.

необходимо уточнить параметры ввода температурных данных – в Кельвинах / Цельсиях.

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Это система расчетов, позволяющая определить:

  • диаметр и вместимость труб;
  • локальные потери давления на площадках;
  • требования к гидравлической балансировке;
  • общесистемная потеря давления;
  • оптимальный расход воды.

На основании полученных данных осуществляется подбор насосов .

Для сезонного жилья при отсутствии в нем электричества подойдет система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

Основная цель гидравлического расчета – убедиться, что расчетные затраты на элементы цепи совпадают с фактическими (эксплуатационными) затратами. Количество охлаждающей жидкости, поступающей в радиаторы, должно создавать тепловое равновесие внутри дома с учетом наружных температур и температур, установленных пользователем для каждой комнаты в зависимости от ее функционального назначения (подвал +5, спальня +18 и т.д.).

Комплексные задачи – минимизация затрат :

  1. капитальный – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
  2. операционная:
    • зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
    • стабильность и надежность;
    • тишина.

Расчет гидравлических потерь согласно СП 42-101-2003, Exel

Замена режима центрального отопления на индивидуальный упрощает методику расчета

Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчета системы отопления:

  1. удельные потери (стандартный расчет диаметра трубы);
  2. от укороченных длин до эквивалента;
  3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
  4. сравнение динамических давлений.

Первые два метода используются при постоянном падении температуры в сети.

Последние два помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если разница температур в сети перестанет соответствовать разнице в стояках / ответвлениях.

Обзор программ для гидравлических вычислений

Пример программы для расчета отопления

Ведь любой гидравлический расчет систем водяного теплоснабжения – сложная инженерная задача. Для решения этой проблемы был разработан ряд программных пакетов, упрощающих выполнение этой процедуры.

Вы можете попробовать сделать сантехнический расчет системы отопления в оболочке Excel, используя готовые формулы. Но при этом могут возникнуть следующие проблемы:

  • Большая ошибка. В большинстве случаев в качестве примера гидравлического расчета системы отопления берутся одно- или двухтрубные схемы. Найти такие расчеты для коллектора проблематично;
  • Для правильного учета гидравлического сопротивления трубопровода нужны справочные данные, которые не по форме. Их нужно искать и вводить дополнительно.

Учитывая эти факторы, специалисты рекомендуют использовать программы расчета. Большинство из них платные, но у некоторых есть ограниченная демо-версия.

Oventrop CO

Программа гидравлического расчета

Самая простая и интуитивно понятная программа для гидравлического расчета системы теплоснабжения. Интуитивно понятный интерфейс и гибкая настройка помогут быстро уладить нюансы ввода данных. Небольшие проблемы могут возникнуть при первоначальной настройке комплекса. Потребуется ввести все параметры системы, начиная от материала и заканчивая изготовлением труб и заканчивая расположением ТЭНов.

он отличается гибкостью настроек, возможностью производить упрощенный гидравлический расчет отопления как для новой системы теплоснабжения, так и для модернизации старой. От аналогов отличается удобным графическим интерфейсом.

Instal-Therm HCR

Программный комплекс предназначен для профессионального гидравлического сопротивления системы теплоснабжения. Бесплатная версия имеет множество ограничений. Область применения – проектирование отопления в крупных общественных и промышленных зданиях.

На практике не всегда проводят гидравлический расчет для автономного теплоснабжения частных домов и квартир. Однако это может привести к ухудшению работы системы отопления и быстрому выходу из строя ее элементов – радиаторов, труб и бойлера. Чтобы этого не произошло, необходимо своевременно рассчитывать параметры системы и сравнивать их с фактическими для дальнейшей оптимизации работы обогрева.

Пример гидравлического расчета системы отопления:

Проверочный гидравлический расчет газопровода-отвода

Цель расчета: Контроль давления на входе в газораспределительную станцию.

Исходные данные:

Стол

Производительность, сутки, млн м3 / сутки

8,4

Начальное давление участка газопровода, Рн, МПа

2.0

Конечное давление участка газопровода, Рк, МПа

1,68

Длина участка трубопровода, L, км

5,3

Диаметр участка трубопровода, dн х, мм

530 х 11

Среднегодовая температура грунта на глубине трубопровода, tgr, 0С

одиннадцать

Температура газа в начале участка трубопровода, тн, 0С

21 год

Коэффициент теплообмена от газа к земле, k, Вт / (м20С)

1.5

Теплоемкость газа, ср, ккал / (кг ° С)

0,6

Состав газа

Таблица 1 – Состав и основные параметры газовых компонентов Оренбургского месторождения

Составная часть

Химическая формула

Концентрация в долях единиц

Молярная масса, кг / кмоль

Критическая температура, К

Критическое давление, МПа

Вязкость динамическая, кгс · с / м2 · 10-7

Метан

CH4

0,927

16 043

190,5

4,49

10,3

Этан

C2H6

0,022

30 070

306

4,77

8,6

Пропан

C3H8

0,008

44 097

369

4,26

7,5

Бутан

C4H10

0,022

58,124

425

3.5

6.9

Пентан

C5H12

0,021

72,151

470,2

3,24

6.2

Для проведения гидравлического расчета сначала рассчитаем основные параметры газовой смеси.

Определить молекулярную массу газовой смеси, М · см, кг / кмоль

где а1, а2, an – объемная концентрация, доли единиц, ;

М1, М2, Мn – молярная масса компонентов, кг / кмоль, .

Mcm = 0,927 16,043 + 0,022 30,070 + 0,008 44,097 + 0,022 58,124 +

+ 0,021 72,151 = 18,68 кг / кмоль

Определить плотность газовой смеси, с, кг / м3,

где М см – молекулярная масса, кг / моль;

22,414 – объем 1 километра (число Авогадро), м3 / кмоль.

Определите плотность газовой смеси из воздуха, D,

где – плотность газа, кг / м3;

1,293 – плотность сухого воздуха, кг / м3.

Определить динамическую вязкость газовой смеси, см, кгс · с / м2

где 1, 2, n, – динамическая вязкость компонентов газовой смеси, кгс · с / м2, ;

Определить критические параметры газовой смеси Tcr.cm, A

где Ткр1, Ткр2, Ткрn – критическая температура компонентов газовой смеси, ;

где Ркр1, Ркр2, Ркрn – критическое давление компонентов смеси, МПа, ;

Определить среднее давление газа на участке трубопровода Пав, МПа

где Рн – начальное давление на участке газопровода, МПа;

Рк – конечное давление на участке газопровода, МПа.

Определяем среднюю температуру газа по длине расчетного участка трубопровода, tср, ° С,

где tн – температура газа в начале расчетного участка, ° С;

dн – наружный диаметр участка газопровода, мм;

l – длина участка трубопровода, км;

qday – пропускная способность участка трубопровода, млн м3 / сут;

– относительная плотность газа в воздухе;

Ср – теплоемкость газа, ккал / (кг ° С);

k – коэффициент теплоотдачи от газа к земле, ккал / (м2ч ° С) ;

e – основание натурального логарифма, e = 2,718.

Определите приведенные температуру и давление газа Tpr и Ppr ,

где Рав и Тср. – соответственно среднее давление и температура газа, МПа и К;

Rcr. См и Ткр. См. – соответственно критическое давление и температура газа, МПа и К.

Определить коэффициент сжимаемости газа по номограмме в зависимости от Рпр и Тпр .

Z = 0,9

Для определения расхода газопровода или его участка в установившемся режиме транспортировки газа без учета рельефа трассы используйте формулу q, млн м3 / сут,

где двн – внутренний диаметр трубопровода, мм;

Рн и Рк – соответственно начальное и конечное давление участка газопровода, кгс / см2;

l – коэффициент гидравлического сопротивления (с учетом местных сопротивлений по трассе трубопровода: трение, муфты, переходы и т д.). Допускается на 5% больше литров;

D – относительный удельный вес газа в воздухе;

Тср – средняя температура газа, К;

? – длина участка трубопровода, км;

Ж – коэффициент сжимаемости газа;

Из формулы (4.13) выразим Рк ,, кгс / см2,

Гидравлический расчет выполняется в следующей последовательности. Определите число Рейнольдса Re,

где qday – суточный расход участка трубопровода, млн м3 / сут;

dвн – внутренний диаметр газопровода, мм;

– относительная плотность газа;

– динамическая вязкость природного газа; кгс с / м2;

При Re >> 4000 скорость движения газа по трубопроводу является турбулентной, квадратичной зоной.

Коэффициент сопротивления трению для всех режимов течения газа определяется по формуле ltr ,

где FE – эквивалентная шероховатость (высота выступов, создающих сопротивление движению газа), FE = 0,06 мм

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления участка трубопровода с учетом его среднего местного сопротивления, л ,

где E – коэффициент гидравлического КПД, E = 0,95.

По формуле (4.14) определяем давление в конце участка трубопровода.

Вывод: Полученное значение давления соответствует рабочему давлению на конечном участке трубопровода.

Расчет гидравлики системы отопления

Нам потребуются данные теплового расчета помещений и изометрическая диаграмма.

Шаг 1: считаем диаметр труб

В качестве исходных данных используются экономически обоснованные результаты теплового расчета:

1а. Оптимальная разница между горячим (tg) и охлажденным (to) теплоносителем для двухтрубной системы составляет 20º

1b. Расход теплоносителя G, кг / час – для однотрубной системы.

2. Оптимальная скорость движения теплоносителя ν 0,3-0,7 м / с.

Чем меньше внутренний диаметр труб, тем выше скорость. Достигнув отметки 0,6 м / с, движение воды начинает сопровождаться шумом в системе.

3. Расчетный тепловой поток – Q, Вт.

Выражает количество тепла (Вт, Дж), передаваемое за секунду (единица времени τ):

Формула для расчета скорости теплового потока

4. Расчетная плотность воды: ρ = 971,8 кг / м3 при tср = 80 ° С

5. Параметры графика:

  • расход энергии – 1 кВт на 30 м³
  • запас тепловой мощности – 20%
  • объем помещения: 18 * 2,7 = 48,6 м³
  • потребление энергии: 48,6 / 30 = 1,62 кВт
  • резерв антифриза: 1,62 * 20% = 0,324 кВт
  • общая мощность: 1,62 + 0,324 = 1,944 кВт

Найдите ближайшее значение Q в таблице:

Получаем диапазон внутреннего диаметра: 8-10мм. Уток: 3-4. Длина секции: 2,8 метра.

Шаг 2: вычисление местных сопротивлений

Для определения материала труб необходимо сравнить показатели их гидравлического сопротивления на всех участках системы отопления.

Факторы сопротивления:

Трубы отопления

  • в самой трубке:
    • шероховатость;
    • место усадки / расширения диаметра;
    • круглый;
    • длина.
  • в соединениях:
    • тройник;
    • шаровой кран;
    • балансировочные устройства.

Расчетный участок представляет собой трубу постоянного диаметра с постоянным расходом воды, соответствующим расчетному тепловому балансу помещения.

Для определения протечек в данных учитывается сопротивление в регулирующем клапане:

  1. длина трубы по расчетному сечению / л, м;
  2. диаметр трубы расчетного сечения / d, мм;
  3. допустимая скорость теплоносителя / об, м / с;
  4. данные регулирующего клапана от производителя;
  5. справочные данные:
    • коэффициент трения;
    • потери на трение / ∆Рl, Па;
    • расчетная плотность жидкости / = 971,8 кг / м3;
  6. характеристики продукта:
    • эквивалентная шероховатость трубы / к е мм;
    • толщина стенки трубы / dн × δ, мм.

Для материалов с аналогичными значениями ke производители предоставляют значение удельного падения давления R, Па / м для всего диапазона труб.

Для самостоятельного определения удельных потерь на трение / R, Па / м достаточно знать внешний d трубы, толщину стенки / dн × δ, мм и расход воды / Вт, м / с (или расход d ‘вода / г, кг / ч).

Чтобы найти гидравлическое сопротивление / ΔP на участке сети, подставляем данные в формулу Дарси-Вайсбаха:

Шаг 3: гидравлическая увязка

Для уравновешивания перепадов давления необходимы запорная и регулирующая арматура.

  • расчетная нагрузка (массовый расход теплоносителя – вода или малозамерзшая жидкость для систем отопления);
  • данные производителей труб об удельном динамическом сопротивлении / А, Па / (кг / ч)²;
  • технические характеристики арматуры.
  • количество местных сопротивлений на участке.

Задача уравнять гидравлические потери в сети.

В гидравлическом расчете калибровочные характеристики (зажим, падение давления, расход) устанавливаются для каждого клапана. Исходя из характеристик сопротивления, коэффициенты расхода определяются в каждом стояке, а затем в каждом устройстве.

Фрагмент заводских особенностей дроссельной заслонки

Выбираем для расчетов метод характеристик сопротивления S, Па / (кг / ч)².

Перепад давления / ∆P, Па прямо пропорционален квадрату расхода воды на участке / G, кг / ч:

  • ξпр – приведенный коэффициент для местных сопротивлений сечений;
  • A – удельное динамическое давление, Па / (кг / ч)².

Конкретным является динамическое давление, возникающее при массовом расходе теплоносителя 1 кг / ч в трубе заданного диаметра (информация предоставляется производителем).

– сумма коэффициентов местных сопротивлений в сечении.

Пониженный коэффициент:

Шаг 4: определение потерь

Гидравлическое сопротивление в главном циркуляционном контуре представлено суммой потерь его элементов:

  • первичный контур / ΔPIk ;
  • локальные системы / ΔPm;
  • теплогенератор / ΔPtg;
  • теплообменник / ΔPto.

Сумма значений дает нам гидравлическое сопротивление системы / ΔPco:

Гидравлический расчет межцехового газопровода

Эффективность газопроводов следует брать из условий создания при максимально допустимой потере давления газа наиболее экономичной и надежной в эксплуатации системы, а также обеспечения стабильности работы установок гидроразрыва пласта и газорегулятора (ГРУ), такие как работа горелок потребителей в допустимых диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов определяются из условия обеспечения бесперебойного газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления газа.

Значения потерь давления газа, рассчитанные при проектировании газопроводов всех давлений для промышленных предприятий, принимаются исходя из давления газа в точке присоединения с учетом технических характеристик принятого к установке газового оборудования, безопасности устройства автоматизации и автоматического управления технологическим режимом тепловых агрегатов.

Падение давления для сетей среднего и высокого давления определяется по формуле

где Pn – абсолютное давление в начале трубопровода, МПа;

Рк – абсолютное давление в конце трубопровода, МПа;

P0 = 0,101325 МПа;

l – коэффициент гидравлического трения;

l – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, см;

r0 – плотность газа при нормальных условиях, кг / м3;

Q0 – расход газа, м3 / ч, при нормальных условиях;

Для внешних и внутренних газопроводов расчетная длина газопроводов определяется по формуле

где l1 – эффективная длина трубопровода, м;

Sx – сумма коэффициентов местного сопротивления участка трубопровода;

При проведении гидравлического расчета газопроводов расчетный внутренний диаметр газопровода необходимо предварительно определить по формуле

где dp – расчетный диаметр, см;

A, B, t, t1 – коэффициенты, определяемые исходя из категории сети (по давлению) и материала трубопровода;

Q0 – расход газа проектный, м3 / ч, при нормальных условиях;

DРsp – удельная потеря давления, МПа / м, определяемая по формуле

где DPдоп – допустимая потеря давления, МПа / м;

L – расстояние от самой дальней точки, м.

где P0 = 0,101325 МПа;

Рт – среднее (абсолютное) давление газа в сети, МПа.

где Рн, Рк – соответственно начальное и конечное давление в сети, МПа.

Принимаем тупиковую схему газоснабжения. Осуществляем прослеживаемость трубопровода высокого давления между цехами. Мы разделили сеть на отдельные участки. Расчетная схема газопровода между хранилищами представлена ​​на рисунке 1.1.

Определяем удельные потери давления для газопроводов между цехами:

Предварительно определяем расчетный внутренний диаметр в сечениях сетки:

Теплообменники

Эффективное использование тепла во вращающихся печах возможно только при установке системы теплообменников в печи и обжиге. Внутренние теплообменники .

Фасадная система

Для придания реконструируемому зданию современного архитектурного облика и кардинального повышения уровня теплоизоляции наружных стен «жилы .

Технологическая резиденция

Этот стиль, появившийся в 1980-х годах, является своего рода ироническим ответом на блестящие перспективы индустриализации и господство технического прогресса, провозглашенные вначале.

Как работать в EXCEL

Использование таблиц Excel очень удобно, так как результаты гидравлических расчетов всегда сводятся в табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.

Ввод исходных данных

Выбирается ячейка и вводится значение. Вся остальная информация просто принимается во внимание.

  • значение D15 пересчитано в литры, чтобы легче было уловить расход;
  • ячейка D16 – добавить форматирование согласно условию: «Если v выходит за пределы диапазона 0,25… 1,5 м / с, фон ячейки красный / символ белый».

Для трубопроводов с разницей в высоте входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг / см2 на 10 м.

Оформление результатов

Авторская цветовая гамма несет функциональную нагрузку:

  • Светло-бирюзовые ячейки содержат необработанные данные – вы можете их редактировать.
  • Светло-зеленые ячейки: необходимо ввести константы или данные, которые не подлежат изменению.
  • Желтые клетки – вспомогательные предварительные расчеты.
  • Светло-желтые ячейки – результаты расчетов.
  • Символы:
    • синий – необработанные данные;
    • черный – промежуточные / неосновные результаты;
    • красный – основной и окончательный результаты гидравлического расчета.

Результаты в таблице Excel

Пример от Александра Воробьёва

Пример простого гидравлического расчета в Excel горизонтального участка трубы.

  • длина трубы 100 метров;
  • ø108мм;
  • толщина стенки 4 мм.

Расчет гидравлических потерь согласно СП 42-101-2003, Exel

Таблица результатов расчета местного сопротивления

Усложняя пошаговые расчеты в Excel, лучше освоить теорию и частично сэкономить на проектных работах. Благодаря грамотному подходу ваша система отопления станет оптимальной с точки зрения затрат и теплоотдачи.

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/gidravliceskij-rascet-gazoprovoda.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: