Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Гидравлический расчёт трубопроводов водяных тепловых сетей является обязательным этапом проектирования систем централизованного теплоснабжения. Правильно выполненный расчёт обеспечивает выбор оптимальных диаметров трубопроводов, определение потерь давления, построение пьезометрического графика и подбор насосного оборудования. Расчёт выполняется в соответствии с требованиями СП 124.13330 «Тепловые сети» (актуализированная редакция СНиП 41-02-2003) с использованием таблиц и номограмм, основанных на уравнении Дарси–Вейсбаха.
Гидравлический расчёт водяных тепловых сетей решает следующие задачи:
определение диаметров трубопроводов на всех участках сети по заданным расходам теплоносителя; определение потерь давления (напора) на каждом участке; установление величин давлений в различных точках сети при статическом и динамическом режимах; увязка параллельных ветвей для обеспечения требуемых располагаемых напоров у потребителей; подбор сетевых, подкачивающих и подпиточных насосов; построение пьезометрического графика.
Результаты гидравлического расчёта являются исходными данными для выбора насосного оборудования, диаметров трубопроводов, мест установки узлов рассечек и дросселирующих устройств (СП 124.13330, п. 8.3).
К оглавлению
Расчёт выполняется для подающего трубопровода. Диаметры обратного и подающего трубопроводов принимаются одинаковыми. Потери давления в обратном трубопроводе принимаются равными потерям в подающем.
Удельные линейные потери давления на трение Rл (Па/м) определяются по уравнению Дарси–Вейсбаха:
Rл = λ / dв × ρ × v2 / 2
где:λ — коэффициент гидравлического трения (безразмерный);dв — внутренний диаметр трубопровода, м;ρ — плотность теплоносителя, кг/м3;v — средняя скорость движения теплоносителя, м/с.
Коэффициент гидравлического трения λ определяется в зависимости от режима течения и шероховатости стенки трубы. Для стальных трубопроводов тепловых сетей используется формула Шифринсона (для квадратичной области сопротивления) или универсальная формула Кольбрука–Уайта.
При расчёте тепловых сетей принимается эквивалентная шероховатость стенок стальных труб kэ = 0,5 мм (для новых труб; для эксплуатируемых — до 1,0 мм). Расчёт ведётся для температуры теплоносителя 100 °С, при которой плотность воды ρ = 958,4 кг/м3, кинематическая вязкость ν = 0,295 × 10-6 м2/с.
На практике удельные потери давления определяются по номограммам или таблицам гидравлического расчёта (например, таблица 9.11 в учебнике Е.Я. Соколова «Теплофикация и тепловые сети») по известным расходу теплоносителя и диаметру трубопровода.
Диаметры участков основной магистрали подбираются по принятой величине удельных линейных потерь давления Rл. Рекомендуемые значения:
Рекомендуемые максимальные скорости теплоносителя (из практики проектирования):
Наименьший внутренний диаметр труб в тепловых сетях — не менее 32 мм; для циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения — не менее 25 мм (СП 124.13330, п. 8.7).
Потери давления на местных сопротивлениях (повороты, тройники, компенсаторы, задвижки) учитываются через эквивалентную длину:
lэкв = a × l
где: a — коэффициент, учитывающий долю местных сопротивлений (зависит от типа прокладки и компенсаторов); l — фактическая длина участка, м.
Типичные значения коэффициента a:
Суммарные потери давления на участке:
ΔP = Rл × l × (1 + a) = Rл × (l + lэкв)
Конструктивный гидравлический расчёт выполняется в два этапа:
Определяется расчётная главная магистраль — наиболее протяжённая ветвь от источника до самого удалённого потребителя. По расходу теплоносителя и принятому Rл = 30–80 Па/м по номограмме (таблице) определяется стандартный диаметр трубопровода. Фиксируются фактические значения Rл и скорости v.
По выбранным диаметрам определяется количество и вид местных сопротивлений (компенсаторы, задвижки, повороты). Рассчитываются эквивалентные длины и суммарные потери давления на каждом участке. Определяются суммарные потери давления по всей магистрали.
Потери давления в параллельных ветвях тепловой сети должны быть равны. Для ответвления удельные потери давления определяются из условия:
ΔPотв = ΔPмаг − ΔPИТП
где: ΔPмаг — располагаемый перепад давления в точке ответвления (из расчёта магистрали); ΔPИТП — потери давления в оборудовании теплового пункта потребителя.
Ориентировочные удельные потери давления для ответвления: Rотв = ΔPотв / [lотв × (1 + a) × 2]. По полученному Rотв и расходу подбирается диаметр. Допустимая невязка потерь давления — не более 10%.
Пьезометрический график — графическое представление, на котором по оси абсцисс откладываются длины участков тепловой сети, а по оси ординат — рельеф местности, высоты зданий и величины напора теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах.
Вычерчивается однолинейная схема сети в масштабе. Наносится рельеф местности (геодезические отметки). Откладываются высоты присоединённых зданий. На обратном коллекторе источника фиксируется напор Hо1. Наносится линия напора обратного трубопровода — по результатам гидравлического расчёта (снижение напора по направлению к источнику). На подающем коллекторе фиксируется напор Hп1 = Hо1 + Hсн − ΔHт, где Hсн — напор сетевого насоса, ΔHт — потери напора в теплоприготовительной установке. Наносится линия напора подающего трубопровода (снижение по направлению к потребителям). Наносится линия статического напора.
Параметры сетевого насоса определяются по результатам гидравлического расчёта:
Подача Qсн = суммарный расчётный расход сетевой воды, м3/ч.
Напор Hсн = ΔHт + ΔHс.под + ΔHс.обр + ΔHабон
где: ΔHт — потери напора в теплоприготовительной установке (котёл, теплообменник), м; ΔHс.под + ΔHс.обр — суммарные потери напора в подающем и обратном трубопроводах от источника до наиболее удалённого потребителя, м; ΔHабон — требуемый располагаемый напор на вводе наиболее удалённого потребителя, м.
Напор подпиточного насоса определяется из условий поддержания статического давления в сети (СП 124.13330, п. 8.14). Подача — из расчёта компенсации утечек (нормативная среднегодовая утечка — не более 0,25% среднегодового объёма воды в тепловой сети, п. 6.16).
Напор подкачивающих насосов на подающем и обратном трубопроводах определяется по пьезометрическому графику при максимальных расходах воды (СП 124.13330, п. 8.13).
Расчётный расход теплоносителя: G = 150 т/ч (41,7 кг/с). Длина участка: l = 500 м. Прокладка подземная, сальниковые компенсаторы (a = 0,3). Стальные электросварные трубы по ГОСТ 10704. Теплоноситель: вода 100 °С, ρ = 958,4 кг/м3, ν = 0,295 × 10-6 м2/с.
Принимаем Rл = 50 Па/м. По номограмме для G = 150 т/ч и Rл = 50 Па/м определяем: dн × δ = 273 × 7 мм (dв = 259 мм).
Фактические значения при данном диаметре: Rл.факт = 47 Па/м; v = 0,85 м/с.
ΔP = Rл.факт × l × (1 + a) = 47 × 500 × (1 + 0,3) = 47 × 500 × 1,3 = 30 550 Па ≈ 30,6 кПа
Потеря напора: ΔH = ΔP / (ρ × g) = 30 550 / (958,4 × 9,81) = 3,25 м вод. ст.
ΔHсумм = 2 × 3,25 = 6,5 м вод. ст. (на данном участке)
Аналогичный расчёт выполняется для всех участков магистрали. Сумма потерь напора по всем участкам плюс потери в теплоприготовительной установке и требуемый располагаемый напор у потребителя определяют напор сетевого насоса.
Для выполнения гидравлического расчёта тепловых сетей применяются специализированные программные комплексы:
Программные средства позволяют автоматизировать подбор диаметров, построение пьезометрических графиков, моделирование различных режимов работы сети (расчётный, летний, аварийный, статический) в соответствии с СП 124.13330 (п. 8.2).
Для магистральных трубопроводов рекомендуются удельные линейные потери давления Rл = 30–80 Па/м. Оптимальное значение определяется технико-экономическим расчётом. Для ответвлений удельные потери определяются из условия увязки потерь давления в параллельных ветвях.
Удельные линейные потери давления определяются по формуле Дарси–Вейсбаха: Rл = λ/dв × ρv2/2. На практике Rл определяется по номограммам или таблицам гидравлического расчёта (например, табл. 9.11 учебника Е.Я. Соколова) по расходу теплоносителя и диаметру трубопровода.
Для новых стальных электросварных труб тепловых сетей принимается kэ = 0,5 мм. Для эксплуатируемых труб с учётом коррозии и отложений — до 1,0 мм. Расчёт ведётся при температуре 100 °С (ρ = 958,4 кг/м3, ν = 0,295 × 10-6 м2/с).
Через эквивалентную длину: lэкв = a × l, где a — коэффициент, зависящий от типа прокладки и компенсаторов (0,2–0,5). Суммарные потери: ΔP = Rл × l × (1 + a). Для теплового пункта местные сопротивления рассчитываются отдельно по составу оборудования.
Пьезометрический график позволяет определить напор в любой точке подающего и обратного трубопроводов, проверить допустимость давлений в оборудовании и системах потребителей, определить располагаемые напоры у абонентов, подобрать насосное оборудование и выбрать схемы присоединения потребителей.
Напор сетевого насоса: Hсн = ΔHт + ΔHпод + ΔHобр + ΔHабон, где ΔHт — потери в источнике, ΔHпод + ΔHобр — суммарные потери в подающем и обратном трубопроводах до наиболее удалённого потребителя, ΔHабон — требуемый располагаемый напор на вводе. Подача равна суммарному расчётному расходу.
Согласно СП 124.13330 (п. 8.7): наименьший внутренний диаметр труб в тепловых сетях — не менее 32 мм. Для циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения — не менее 25 мм.
Допустимая невязка потерь давления в параллельных ветвях — не более 10%. При большей невязке необходимо предусмотреть дросселирующие устройства (дроссельные шайбы, регуляторы перепада давления) для обеспечения равномерного распределения расходов.
Согласно СП 124.13330 (п. 8.2): расчётный (по расчётным расходам в отопительный период); летний (при максимальной нагрузке ГВС); статический (при отсутствии циркуляции); аварийный. Для открытых систем дополнительно — зимний и переходный режимы.
Наиболее распространённые: ZuluThermo (Zulu Soft) и СТАРТ (Политерм). Они позволяют выполнять теплогидравлический расчёт, строить пьезометрические графики, моделировать различные режимы работы. Также используются модули в среде AutoCAD и NanoCAD.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Представленные формулы, коэффициенты и примеры не являются руководством к действию и не заменяют профессионального проектирования. Автор и издатель не несут ответственности за последствия использования информации. Гидравлический расчёт тепловых сетей должен выполняться квалифицированными специалистами на основании конкретных исходных данных, актуальных нормативных документов и характеристик оборудования.
1. СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» (актуализированная редакция СНиП 41-02-2003, с изменениями).
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: Издательский дом МЭИ.
3. Манюк В.И., Каплинский Я.И., Хиж Э.Б. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник. — М.: Стройиздат.
4. Ионин А.А. Теплоснабжение. — М.: Стройиздат.
5. Копко В.М. Теплоснабжение. Учебное пособие. — Минск: Технопринт.
6. ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент».
7. Громов Н.К. Водяные тепловые сети. — М.: Энергоатомиздат.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.