S14. Распределение потоков в кольцевых тепловых сетях

Автор – В. В. Савенко.  Дата публикации – 19.12.2019.

Тепловые сети в большинстве случаев являются многокольцевыми. В этом случае расчеты по распределению потоков усложняются по сравнению с разветвленными сетями (распределение потоков в разветвленных сетях). Для кольцевых сетей в литературе по теплоснабжению предлагают методы, изложенные, например, в [2 – 4]. Рассматривают два варианта условий расчетов, а именно: более простой вариант сети с регуляторами расхода и вариант сети без регуляторов. В обоих случаях в основу расчетов положены два уравнения, которые называют обычно правилами или законами Кирхгофа.

Однако академик Г. Р. Кирхгоф исследованиями гидравлических систем не занимался, поэтому не мог вывести уравнения или установить правила, относящиеся к гидравлике. Существующие уравнения Кирхгофа относятся к электрическим сетям постоянного тока. К гидравлическим сетям их “приспособил” кто-то другой. При этом от первоначальных формулировок Кирхгофа [5] не осталось практически ничего, содержание уравнений искажено с потерей физического смысла величин. Кроме того, для решения рассматриваемой задачи не нужно выискивать что-то в электричестве, в гидравлике своих зависимостей достаточно. Поэтому в методиках расчетов, которые приведены ниже, об уравнениях Кирхгофа нет даже упоминаний.

Но предварительно приходится разобраться с тем, что понимают под кольцевой тепловой сетью, так как в известных источниках пояснений нет.

Если исходить из реальных схем тепловых сетей (схемы тепловых сетей), то выяснится, что замкнутые соединения трубопроводов имеются в каждой тепловой сети, но не все сети считают кольцевыми. К кольцевым относят сети с замкнутыми соединениями только подающих и только обратных трубопроводов, как на приведенном рисунке, где прямоугольниками обозначены потребители теплоты, коричневыми линиями – подающие трубопроводы, зелеными – обратные трубопроводы.пример схемы однокольцевой тепловой сети

На рисунке подающие трубопроводы образуют замкнутое соединение АБДИА, обратные трубопроводы – замкнутое соединение БГЕКБ. То есть, формально имеется два кольцевых соединения, но тепловую сеть называют однокольцевой. Особенностью кольцевых соединений является наличие узла, в котором происходит слияние потоков из трубопроводов, входящих в замкнутое соединение. Точку слияния называют точкой водораздела, ее положение должно быть определено в результате расчетов.

Методика таких расчетов рассмотрена на примере кольцевого соединения, состоящего из четырех участков. Методика по конечным зависимостям не отличается от изложенной в [2 – 4], только они получены без уравнений Кирхгофа. Данная методика применима, если расходы воды вне кольца являются известными. В противном случае в литературе по теплоснабжению предлагают другую методику, наиболее полно описанную в [2]. Однако анализ этой методики показывает, что ее обоснование отсутствует, алгоритм расчетов является неполным, что не дает возможности получить конечный результат. В связи с этим приведена другая методика, по которой определяются расходы воды во всех элементах кольцевой тепловой сети.

В крупных городах обычно имеется несколько источников теплоты, подключенных к общей системе. Принципиальная схема системы с двумя источниками теплоты приведена на рисунке.схема тепловой сети с двумя источниками теплоты

Такие тепловые сети являются обычными разветвленными сетями с той особенностью, что в подающих трубопроводах имеется точка водораздела, в которой встречаются потоки воды от разных источников. Описанная в литературе методика расчетов таких сетей основана на тех же двух уравнениях Кирхгофа при условии, что расходы воды у потребителей заранее известны. В статье обоснована другая методика, по которой определяются расходы воды во всей сети, а не только в трубопроводах, соединяющих источники теплоты.

Приведены примеры расчетов кольцевой тепловой сети и сети с двумя источниками теплоты.

……………………………Полный текст

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *